空气中的水分是一种宝贵的且无所不在的淡水资源。从空气中取水或将是解决水资源短缺的一种有效方式。然而，传统的空气集水需要特殊的冷却设备和额外的能量辅助如热、光等实现水的释放，这无疑限制了空气集水装置的广泛应用。
近日，华东师范大学张利东教授团队报道了一种高分子薄膜到水凝胶管的转换策略，制备了具有特殊锥形结构的中空结构水凝胶管。该水凝胶管可以从潮湿的空气中收集水分到达饱和点，然后在室温下自动持续地释放淡水，整个水的收集和释放过程不需要任何外部装置及能量辅助。因此，该水凝胶管装置非常适用于干旱地区的应急集水。作为示例性演示，将中空水凝胶装置放置在植物旁边就变成了可用于灌溉的个性化系统。由于该装置是可生物降解的，因此在不需要供水后，它最终会分解并成为有机肥料。该工作得到了中国科学院宁波材料所陈涛研究员和纽约大学Panče Naumov教授的大力支持。
海藻酸钠（SA）是一种水溶性的天然高分子聚合物，其羧基能与金属离子交联形成水凝胶网络，将CaCl2盐包封在凝胶网络中，可提高其吸湿性。在水反应体系中，作者采用膜-管法，设计并制备了锥形水凝胶管。这种独特的中空锥形结构诱导收集的水聚集在水凝胶管的底部，当它的锥形尖端固定在土壤中时，它可以从周围的空气中收集水蒸气，然后在没有任何辅助或外部能量的情况下将液态水释放到土壤中。
非对称锥状结构对水凝胶管的自主集水释放具有重要意义。为了优化工艺，作者以相同重量的SA薄膜为基础，制备了一系列锥形水凝胶管，并在相同的湿润环境下进行了集水试验。实验结果表明，中空水凝胶管的锥形角为5˚，且竖直90˚放置时，其水收集效果最好；水凝胶管的支状结构越多，其集水效果越好。
最终，该工作提出了高效的中空水凝胶管制备工艺，发展了新型水凝胶中空结构，拓展了水凝胶应用领域，为大气中水收集装置的设计提供了全新的思路与策略。
论文信息
Hollow Hydrogels for Excellent Aerial Water Collection and Autonomous Release
Dr. Shumin Liang, Dr. Marieh B. Al-Handawi, Prof. Tao Chen, Prof. Panče Naumov, Prof. Lidong Zhang
文章的第一作者是华东师范大学的博士研究生梁淑敏（现为山西省交通科技研发有限公司工程师）
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202415936
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