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，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20oC可提升为45oC。该纳米纤维具有快速的吸湿-解吸动力学特性，在中低湿工况（15%~30% RH），仅2小时即可吸附饱和。另外，碳纳米管赋予的光热性能和挤水性相结合，在自然光照射5分钟后，纳米纤维直接挤出体内50%的液态水，无需冷凝过程便可收集。团队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，建立了全球潜能模型并证明了温敏纤维在干旱和半干旱地区的应用价值。这项研究为实现高效的太阳能空气取水技术提供了新的见解。
文献信息：
第一作者：王佳韵，应汶峻
通讯作者：王佳韵*，王世革*，王如竹*
通讯单位：上海理工大学，上海交通大学
Jiayun Wang*, Wenjun Ying, Bowen Lin, Chunfeng Li, Chaohe Deng, Hua Zhang, Shige Wang*, & Ruzhu Wang*. Tillandsia-Inspired Ultra-Efficient Thermo-Responsive Hygroscopic Nanofibers for Solar-Driven Atmospheric Water Harvesting. Advanced Materials, 2024.
https://doi.org/10.1002/adma.202408977
作者介绍：
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共同第一作者 – 应汶峻：上海理工大学能源与动力工程学院博士研究生，师从王佳韵副教授，王如竹教授。主要从事吸附式空气取水的材料制备，装置热湿传递和热力学框架等方面的研究。
共同第一作者&通讯作者 – 王佳韵：上海理工大学能源与动力工程学院副教授，博导，曾作为王如竹教授带领的ITEWA团队成员之一，长期从事空气取水、新型能源材料开发应用、热力学系统热湿传递等方面的研究。主持国自然面上、青年基金等多项课题。上海市晨光学者，入选上海理工大学“乘风计划”、“志远计划”、“思学计划”，曾获上海交通大学“学术之星”称号、节能减排特等奖等荣誉。指导学生获上海市大学生节能减排竞赛特等奖、全国研究生数学建模竞赛二等奖。在《Energy & Environmental Science》、《Advanced Materials》、《Nano Energy》等期刊已发表高水平学术论文三十余篇，授权国家专利十余项。
共同通讯作者 – 王如竹：上海交通大学讲席教授，制冷与低温工程研究所所长，教育部太阳能发电及制冷工程中心主任。他在低品位热能高效制冷的吸附/吸收制冷、低品位热能品位提升的热泵、能源-水-空气的交叉前沿研究等方面取得了显著的创新成就。主持的成果获2014年国家自然科学二等奖、2010年国家技术发明二等奖和2023年国家科技进步二等奖，以及2022年何梁何利基金科学与技术创新奖；他荣获2018国际热科学Nukiyama纪念奖、2019国际制冷学会最高学术奖Gustav Lorentzen奖章、 2021国际能源署热泵奖和2023全球能源奖Global Energy Prize等7项学术成就奖。均为首位中国籍学者获奖。2018年创立ITEWA学科创新交叉团队，致力于能源-水-空气与其它领域的学科交叉。团队近5年来在Science, Nature Water, Joule, EES, AM, Nature Comm., Device等期刊上发表系列跨学科交叉论文。
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