Hygroskopiske polymergeler:Opsamling af ferskvand og energi fra atmosfærisk fugt

Den globale befolkningseksplosion har udløst en enorm efterspørgsel efter ferskvand og energi. På trods af de store fremskridt inden for udvikling af teknologi, er det stadig udfordrende at opnå ferskvands- og energibæredygtighed.

Atmosfæren indeholder rigelig atmosfærisk fugt, der når op til 12.900 kubikkilometer, seks gange det samlede volumen af ​​globale floder. Den atmosfæriske fugt kan tilfredsstille alle krav til energi og ferskvand, hvis den udnyttes effektivt; dog ignoreres det ofte.

Emerging atmospheric moisture exploitation (AME) teknologi er et lovende alternativ til at afhjælpe den globale ferskvands- og energikrise. Hygroskopiske polymergeler (HPG'er), der er karakteriseret ved tredimensionelle (3D) polymere netværk, er blevet betragtet som ønskværdige materialer til AME, der drager fordel af deres fysiske og kemiske egenskaber, der er meget justerbare, unikke porøse og kvældelige egenskaber og lette integrerbarhed med funktionelle additiver.

Baseret på de tidligere rapporterede undersøgelser af HPG'er har prof. Chen Tao og kolleger ved Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) under det kinesiske videnskabsakademi (CAS) systematisk opsummeret de seneste fremskridt inden for HPG'er med særligt fokus på den hygroskopiske mekanisme , design og forberedelsesstrategi og relevante AME-applikationer.

I anmeldelsen, offentliggjort i Matter , afslørede de den hygroskopiske mekanisme af HPG'er, som involverer to samtidige processer, dvs. fugtindfangning og vandlagring.

Alsidige syntesestrategier for HPG'er diskuteres også, herunder konstruktion af porøse strukturer i hydrofile geler, blanding af hygroskopiske komponenter i polymernetværk osv.

Derudover kan rationelle integrationer af funktionelle additiver i deres netværk gennem geleringskemi give HPGs forskellige egenskaber til at udnytte opfanget fugt til forskellige banebrydende applikationer til energistyring og ferskvandsproduktion, der involverer brændstofproduktion, termisk styring, elproduktion, hygrochromisme, ferskvandsopsamling , og landbrugsvanding.

Desuden blev de nuværende udviklingsudfordringer og fremtidige tendenser for HPG'er illustreret, vedrørende relativt lav hygroskopisk ydeevne og strukturel stabilitet, ufuldstændig regenerering efter hydrering, såvel som fremstillingsomkostninger, kommerciel levedygtighed og konceptuelle produktionsteknologier. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler tillandsia-inspirerede hygroskopiske fototermiske organogeler til atmosfærisk vandindsamling