成果介紹

水資源匱乏是全球綠色可持續發展面臨的重大問題之一。地球周圍空氣中的水含量預計有1300萬億升，相當于全球湖泊淡水總含量的10[%]。對于這一“零成本”資源的綜合利用，一方面，將有效緩解淡水資源短缺問題；另一方面，將實現對空氣濕度的調控，為人類活動和生活居住提供舒適的空間，并改變人類的生存方式。

基于上述挑戰，本項目擬研制基于超強吸水二維納米片的無能耗空氣水捕獲材料，并搭建相關水捕獲裝置。在水捕獲裝置中，超強吸水二維納米片可以高效、主動地吸附空氣濕度中的水分，吸附飽和后，在太陽光的照射下，吸附水將蒸發釋放并收集，從而實現可循環的、無額外能量輸入的空氣水捕獲。

技術創新點及參數

本項目的技術優勢在于，超強吸水二維納米材料的空氣水捕獲容量達自身重量的658[%]，且捕獲水可以在45oC左右（即太陽光觸發下）解吸，從而實現了理想的、無額外能量輸入的、淡水捕獲和供給。在理想情況下，1Kg超強吸水二維納米材料可以在1天之內捕獲21.5L的安全淡水。

此外，本項目的超強吸水二維納米材料可以用于研制可旋轉濕度控制玻璃窗。玻璃窗朝空間內的一側旋涂超強吸水二維納米片，在調節空間內濕度達到一定程度后，180度旋轉玻璃窗，空間外的太陽光將刺激吸附水的釋放，從而實現了一種無能耗的空間內濕度可循環控制策略。這種濕度控制玻璃窗對未來的建筑設計、武器裝備等領域將產生顛覆性影響。

市場前景

目前國內外研究的空氣水捕獲材料主要存在吸附量低、循環利用能耗高、材料制備復雜等缺點，本項目的超強吸水二維納米片將有效彌補這些缺點，實現安全、綠色、無能耗的空氣水捕獲挑戰目標，并實現產業化生產和應用。這一裝置將為軍民在山區、沙漠、海洋等安全淡水資源短缺地區提供一種簡便高效的無能耗淡水供給策略。