如何利用凝胶从稀薄的空气中抽出水分
这种新型凝胶膜可以帮助干旱地区的人们获得干净的饮用水。 Image: Unsplash/ mrjn Photography
分享：
实时追踪：
水资源
- 一种由储量丰富的材料制成的新型低成本凝胶膜，即使在最干燥的气候下也能从空气中提取水分；
- 研究人员利用可再生纤维素与一种常见的厨房配料作为主要的亲水（吸水）骨架；
- 该凝胶主要提供给处于气候干燥环境中的士兵，但未来某天也可能会成为居家用品。
研究人员称，这是一种由储量丰富的材料制成的新型低成本凝胶膜，即使在最干燥的气候条件下，这种凝胶膜也能从空气中提取水分。全球超三分之一的人口生活在干旱地区，这些地区面临严重的水资源短缺问题。这种新的凝胶膜可以提供一种解决方案，以帮助这些地区的人们获得干净的饮用水。
促使这种反应的材料成本仅为每公斤2美元，在相对湿度低于15%的地区，一公斤材料每天可以生产6升多的水，在相对湿度高达30%的地区，每天可以生产13升以上。
该研究建立在该团队先前的突破之上，包括将水从大气中抽出的能力以及应用该技术来创造自浇水土壤。然而，研究人员是为相对高湿度的环境而设计的这些技术。
德克萨斯大学奥斯汀分校科克雷尔工程学院沃克机械工程系材料科学与机械工程教授于桂华（音译）表示：“这项新工作是帮助人们在地球上最热、最干燥的地方取水的实用解决方案”。
“这可以让数百万无法持续获得饮用水的人在家里拥有简单的、可以轻松操作的产水设备。”
研究人员使用可再生纤维素与一种常见的厨房配料魔芋胶作为主要的亲水（吸水）骨架。凝胶的开孔结构加快了吸水的过程。另一种设计的成分是热响应纤维素，加热时具有疏水（耐水）作用，有助于立即释放收集到的水，从而将生产水的总能量输入降至最低。
其他从沙漠空气中取水的尝试通常都是能源密集型的，而且产量不高。虽然6升水听起来不太多，但研究人员表示，通过优化制造更厚的薄膜或吸收性床或阵列，可以大幅增加它们的产水量。研究人员说，反应本身很简单，这减少了扩大规模与实现大规模使用带来的挑战。
该研究的第一作者、于教授实验室的前博士生，现任麻省理工学院的博士后研究员郭有红（音译）声称，“这不是你需要高级学位才能使用的东西，这种技术很简单，只要有材料，任何人都可以在家制作”。
该薄膜具柔韧性，可根据用户的需要模制成各种形状及尺寸。制作薄膜只需要凝胶前体，其中包括模具中的所有相关成分。
“凝胶仅需两分钟即可轻松凝固。然后，通过冷冻干燥，就可以从模具中剥离出来并立即使用，”于团队的博士生、该工作的首席研究员关伟新（音译）表示。
美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助了这项研究。在干旱气候条件下为士兵提供饮用水是该项目的重要目标之一。然而，研究人员也设想，有一天人们可以在五金店买到这种材料，并在家里使用。
本文作者
Nat Levy，第一作者，德克萨斯大学科克雷尔工程学院
翻译：程杨
校对：王思雨
不要错过关于此主题的更新
创建一个免费账户，在您的个性化内容合集中查看我们的最新出版物和分析。
许可和重新发布
世界经济论坛的文章可依照知识共享 署名-非商业性-非衍生品 4.0 国际公共许可协议 , 并根据我们的使用条款重新发布。
世界经济论坛是一个独立且中立的平台，以上内容仅代表作者个人观点。