上理工王佳韵/上海交大王如竹AM: 受空气凤梨启发的超高效温敏吸湿纳米纤维用于太阳能空气取水

主要观点总结

本文章介绍了一种新型复合水凝胶PCP@LiCl，其内部温敏组分聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)可以在临界温度下实现亲疏水性的转化，从而避免水经历多重气液相变过程造成的能量浪费。通过静电纺丝制备的纳米纤维具有快速的吸湿-解吸动力学特性，并在中低湿工况下仅2小时即可吸附饱和。此外，该纳米纤维还具有光热性能和挤水性，可在自然光照射下直接挤出体内液态水。结合吸附式空气取水的热力学框架和全球高精度气象数据，团队建立了全球潜能模型，证明了温敏纤维在干旱和半干旱地区的应用价值。该研究的创新点为受空气凤梨启发，通过静电纺丝方式制备了吸湿性纳米纤维，为太阳能空气取水技术提供了新的见解。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着全球变暖和工业化进程，饮用水短缺成为全球性问题。太阳能吸附式空气取水（SAWH）作为一种无需外界电力、离网运行的淡水获取方法引起了广泛关注。然而，当前技术面临解吸温度和动力学受限以及能耗较高的问题。

关键观点2: 研究亮点

1. 开发了温敏纺丝纤维PCP@LiCl，实现亲疏水性的转化，避免多重气液相变过程的能量浪费。2. 纳米纤维具有快速吸湿-解吸动力学特性，并在中低湿工况下快速吸附饱和。3. 结合光热性能，纳米纤维可在自然光照射下直接挤出体内液态水，降低能耗。4. 建立了全球潜能模型，证明了温敏纤维在干旱和半干旱地区的应用价值。

关键观点3: 材料特性

该纳米纤维由聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAAm）和氯化锂组成，具有温敏性质，可在临界温度下实现亲疏水性的转化。通过静电纺丝制备，具有快速的吸湿-解吸动力学特性。

关键观点4: 应用前景

该研究为太阳能空气取水技术提供了新的见解，并在全球范围内特别是在干旱和半干旱地区具有潜在应用价值。

关键观点5: 研究团队

研究团队包括上海理工大学和王如竹教授团队，共同第一作者为应汶峻和王佳韵，共同通讯作者为王如竹教授。

文章预览

太阳能吸附式空气取水是一种在离网干旱地区供水的有前途的方法，但通过解吸-冷凝的传统取水循环总是伴随着大量能耗因而限制了取水效率。受空气凤梨启发， 上海理工大学 王佳韵副教授 、 王世革教授 和 上海交通大学 王如竹合作 开发了一种新型复合水凝胶(PNIPAAm-CNTs-PNMA@LiCl)，缩写PCP@LiCl，内部温敏组分聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)可以在临界温度下实现亲疏水性的转化，从而使PCP@LiCl将吸附的水以液态直接从材料中挤出，避免了水经历多重气液相变过程造成的能量浪费。 通过静电纺丝制备的纳米纤维在15%、30%及60%RH的条件下，吸湿量可达到0.43 g/g、0.89 g/g及1.48 g/g。取水过程中，温敏组分与氯化锂呈现了有趣的博弈现象，将阶跃湿度由原本的11% RH延后至 35% RH，即收集相同水量情况下，所需冷凝温度由20 o C可提升为45 o C。该纳米纤维具有快速的吸 ………………………………