大氣水收集
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大氣水收集的實例教程
【經典回顧】
2020年Nature/Science氣凝膠回顧展：世界上最輕的固體材料
加州大學圣巴巴拉分校《JACS》光開關和自修復高分子聚合物電解質
李昂/成一龍/陳學思《AFM》綠茶衍生物驅動抗菌水凝膠治療慢性糖尿病傷口
齊魯工業大學劉利彬《AFM》高電導率-40°C抗凍兩性水凝膠超級電容器，一萬次循環電容恢復近八成
將空氣中的水蒸氣（水汽）轉化為純凈液態水或電能等技術，在環境、能源、可穿戴設備等領域顯示了巨大應用潛力，引起了廣泛關注。然而，傳統的水汽響應型智能材料種類有限，其較差的結構有序性影響其能量轉化效率以及響應/驅動機制研究。因此，開發具有明晰有序結構的新型水汽響應型智能材料具有重要意義。
日前，南開大學化學學院張振杰課題組開發了一種柔性多孔框架材料（ZPF-2-Co），其在較低濕度下可進行水汽的快速吸脫附，可用于干燥環境中的水收集，其性能僅低于目前的最好材料（圖1）。此外，該材料在吸脫附水蒸氣的過程中，伴隨著晶體體積的可逆膨脹與收縮，將其與高分子共混復合制備的柔性自支撐膜，在濕度梯度改變時可進行可逆的彎曲機械響應，最終可實現空氣發電（圖2）。相關工作 “Fabrication of Moisture-Responsive Crystalline Smart Materials for Water Harvesting and Electricity Transduction”發表在《JACS》。
圖1 ZPF-2-Co的水蒸氣吸附性能研究
圖2 基于水汽響應型框架材料構建能量轉化新途徑（化學勢能→機械能→電能）
晶態材料多以粉末微晶狀態存在，晶體的脆性以及較差的力學性能使其無法將足夠的能量轉化為有用功，難以實現宏觀智能體系的加工制備，制約了其在智能驅動領域的應用。針對上述挑戰，基于仿生原理，作者利用前期提出的“晶態人工肌肉”新概念，引入高分子與晶態元件進行組裝以結合二者優良特性。
展開 而以離子水凝膠為代表的軟材料，由于其優異的生物兼容性，更加接近生物組織的機械和電學特性，目前吸引了大量研究精力投入其中，以便將其開發并集成到可穿戴傳感，軟體機器人等應用中，從而確保更安全，更智能的人機互動。
日前，多倫多大學劉新宇教授團隊在 Cell Press 子刊 iScience上 總結并討論了類皮膚水凝膠的研究進展。文章首先總結了目前水凝膠的增韌方法及原理，增加離子導電性的方法。文章隨后描述了目前提高水凝膠鎖水，抗凍和粘貼的若干策略。應用方面，文章主要介紹了目前離子水凝膠在可穿戴物理和化學傳感，軟體機器人柔性電極及可拉伸傳感，和柔性自發電能量收集等方面的進展。最后，作者討論了離子水凝膠存在的挑戰和機遇， 包括多模態傳感，新型加工制備方案，結合大數據和水凝膠離子計算的下一代智能，以及可拉伸的儲能設備。
圖1 人體皮膚示意圖及類皮膚水凝膠目前的進展和應用總結
圖2 雙網絡水凝膠的代表結構和他們的合成策略。
展開 2017 年，一項概念驗證表明，通過使用多孔金屬有機框架，可以在室外干旱條件下從空氣中收集水分。在短短幾年內，大氣水收集取得了長足的進步，從晝夜設備到每天使用多個周期的設備，即使在沙漠環境中，不僅通過吸附劑-干燥劑而且使用白天輻射天空冷卻材料迅速匯聚到連續運行的設備。通過重新設計現有設備而不是重新發明材料，可以潛在地實現具有冷卻功能的現有集水器的兩用功能。
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圖文導讀
吸濕性吸附材料從室外空氣中捕獲水蒸氣，同時還通過熱泵或輻射冷卻器降低空氣溫度。飽和后，吸附劑材料通過使用太陽熱能或熱泵進行再生。放出的高溫水蒸氣結露。潮濕的室內廢氣和環境空氣中的水蒸氣也是水源，后者（環境空氣中的水蒸氣）在夜間通過使用輻射屋頂涂層進行結露。兩用設備的連續運行依賴于太陽能蓄熱。由于白天的大氣窗口（8 至 13 μm），輻射天空冷卻材料持續提供冷卻效果。
干旱地區降溫制水兩用裝置
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皮膚作為人體最大的器官，近年來為科學家設計新型可拉伸電子帶來了諸多啟發。通過精巧地設計并組合相關電子元器件及彈性體材料，研究人員已成功開發出諸如電子皮膚（electronic skin）等仿人體皮膚的電子設備，并在可穿戴電子，可穿戴康復機械人和軟體機器人等領域展現了巨大的應用前景
將空氣中的水蒸氣（水汽）轉化為純凈液態水或電能等技術，在環境、能源、可穿戴設備等領域顯示了巨大應用潛力，引起了廣泛關注。然而，傳統的水汽響應型智能材料種類有限，其較差的結構有序性影響其能量轉化效率以及響應/驅動機制研究。因此，開發具有明晰有序結構的新型水汽響應型智能材料具有重要意義。
【科研摘要】
太陽能驅動的蒸發
對于可持續的淡水生產且無高能耗非常有希望。到目前為止，在一臺蒸發器中既要實現高性能又要具有成本效益仍然是一個挑戰。此外，鮮有報道的策略克服了水源中出現的微塑性污染和全天蒸發不佳的障礙。最近，
東南大學
代云茜教授
團隊
通過
簡單地拉伸棉花就可以容易地構建低成本，高效，生物質衍生的具有梯度垂直微通道的三維
