基于吸附的大气集水技术有望通过从空气中提取淡水来解决缺水问题。该技术的性能在很大程度上取决于所使用的吸附剂。
吸湿盐嵌入复合材料（HSCMs）是基于吸附的大气水收集的有前景的吸附剂，因为它们结合了吸湿盐在所有相对湿度水平下的高吸附能力、多孔或网状结构的持盐结构和动力学增强特性。
然而，HSCMs中基质和盐之间的相互作用尚未被完全了解，阻碍了对其吸附性能的合理设计。
2024年9月25日，新加坡国立大学Tan Swee Ching教授、上海交通大学王如竹教授在Nature Reviews Materials发表题为《Hygroscopic salt-embedded composite materials for sorption-based atmospheric water harvesting》的研究综述，He Shan为论文第一作者，Tan Swee Ching教授、王如竹教授为论文共同通讯作者。
王如竹，上海交通大学制冷与低温工程研究所教授，国家杰青，长江学者。1984年、1987年本硕毕业于上海交通大学，1988-1990年在联邦德国柏林自由大学物理系低温实验室博士生联合培养，1990年在上海交通大学取得博士学位。1987年加入上海交通大学，2007年至今担任上海交通大学太阳能发电及制冷工程研究中心主任。
王如竹教授的研究方向为制冷空调中的能源利用、低品位热能制冷技术、绿色建筑能源系统、热泵技术及其应用、Energy-Water-Air Nexus、规模化储热与能质调控。截至2023年9月1日，他发表了700多篇期刊论文、130篇国际会议论文、63 篇评论论文和超过12本书。他的h-index为87，引用次数约为30601次。
本综述通过对吸湿盐、水和盐溶液之间相互作用的深入热力学分析，介绍了理解HSCMs关键吸附特性（容量、焓、动力学和稳定性）的框架。
利用这一框架，作者分析了已报道的HSCMs，并通过考虑盐含量、孔隙结构和基体承载能力等因素来指导未来复合材料的设计。
作者还研究了吸附和解吸循环中的能量流，以探索可以增强这两个方面基质的设计。
展望未来，作者强调同时设计吸附剂材料和多功能装置系统的重要性，整合材料设计需求、当地用水需求和能源效率，以充分利用大气湿度尚未开发的潜力。
图1：大气水收集和吸附型大气水收集的原理与吸附剂材料
图2：HSCMs的吸附机制和理论吸附容量
图3：HSCMs的吸附容量与盐含量的关系
图4：HSCMs的热力学循环和解吸焓
图5：HSCMs在空气中的吸附动力学模型
图6：动态吸附性能和影响吸附动力学的参数
图7：HSCMs的吸附稳定性和无泄漏设计的HSCMs
图8：增强吸附和解吸的能量流方法
综上，该研究探讨了基于吸湿盐嵌入复合材料（HSCMs）的吸附型大气水收集技术，通过深入的热力学分析，提出了一个框架来理解HSCMs的关键吸附特性，并指导未来复合材料的设计，以提高吸附容量、降低能耗并增强稳定性。
其为设计和开发新型高效、低成本的大气水收集材料提供了理论基础和实践指导，有助于推动大气水收集技术的发展和应用。未来有望为水资源短缺地区提供可持续的淡水资源，以及与其他可再生能源技术结合，提高整体系统的能源效率和经济效益。
Shan, H., Poredoš, P., Chen, Z.et al. Hygroscopic salt-embedded composite materials for sorption-based atmospheric water harvesting. Nat. Rev. Mater. (2024). https://doi.org/10.1038/s41578-024-00721-x.
