安徽农业大学叶冬冬团队Nano Letter：生物质梯度气凝胶，通过界面蒸发实现可持续农业灌溉

主要观点总结

文章介绍了一种基于梯度结构气凝胶的可持续农业灌溉系统。该系统结合了水净化和能量收集的功能，具有高效的水传输和能量转换能力。研究团队通过创新的凝胶界面焊接技术和选择性定向冷冻策略，成功开发出具有梯度结构和定向排列的纤维素/壳聚糖@CNTs复合气凝胶（GA aerogel）。该气凝胶展现出出色的光热转换效率、高蒸发速率和低的蒸发能耗。其在农业灌溉方面的应用潜力巨大，可助力解决水资源短缺和能源需求问题。

关键观点总结

关键观点1: 梯度结构气凝胶的开发与应用

研究团队通过创新的凝胶界面焊接技术和选择性定向冷冻策略，成功开发出具有梯度结构和定向排列的纤维素/壳聚糖@CNTs复合气凝胶（GA aerogel）。该气凝胶具有高效的水传输和能量转换能力，展现出出色的光热转换效率、高蒸发速率和低的蒸发能耗。

关键观点2: 气凝胶的结构设计

气凝胶呈现独特的三层结构设计，上层为光热转换层，中间层为AC和CS@CNTs的互穿网络界面，下层为输水功能层。这种设计确保了材料在运行中的长期稳定性，并实现了水分的高效输运和选择性离子传输。

关键观点3: 气凝胶的性能研究

研究表明，GA气凝胶的太阳能吸收率高达91.4%，蒸发速率达2.5 kg m⁻² h⁻¹，功率输出为680 nW cm⁻²。其结构优势使发电及水转化效率大幅提升，展现出在农业灌溉方面的巨大潜力。

文章预览

结合水净化和能量收集的界面蒸发驱动水力发电系统为可持续农业灌溉提供了巨大潜力。这类系统通过界面蒸发过程同时实现水净化和能量收集，为解决水资源短缺和能源需求提供了创新思路。然而，传统系统在实现高蒸发率和高效能量收集方面面临显著挑战，特别是在优化蒸发效率和水输送能力方面，制约了其实际应用性能的进一步提升。 基于以上问题， 叶冬冬教授 团队 创新地开发了一种梯度结构气凝胶，巧妙融合纤维素与壳聚糖的优势，实现了蒸发、水输送与能量收集的一体化突破 。该气凝胶底部采用定向纤维素网络，通过微 - 纳米级通道协同作用，不仅实现了高效水传输与离子选择性传输，更将输出功率提升至 680 nW cm⁻² 。上层碳纳米管与壳聚糖的复合设计，将光热转换效率推至 91.4% ，蒸发速率可达 2.5 kg m⁻² h⁻¹ ，同时显著降低蒸 ………………………………