吸濕材料可以實現可能改變游戲規則的能源水技術，例如大氣制水、儲熱和被動冷卻。水凝膠復合材料最近因其成本低、對濕度高和設計多功能性而成為出色的吸濕材料。盡管人們付出了大量努力通過實驗探索水凝膠在高性能吸濕方面的巨大設計空間，但我們對這些材料吸濕特性的理解仍然存在關鍵的知識差距。這種缺乏的理解阻礙了新型水凝膠的快速開發、材料性能的提升和設備級優化。
近日，麻省理工學院Carlos D. Díaz-Marín結合水凝膠-鹽復合材料的合成和表征，以開發和驗證彌補這一知識差距的理論描述。
文章要點
1）從水凝膠-鹽復合材料的熱力學描述開始，研究人員開發了能夠準確捕捉實驗測量的吸濕量和吸附焓的模型。
2）研究人員還開發了能夠精確再現水凝膠-鹽復合材料對水分動態吸收和解吸過程的質量傳輸模型。總而言之，這些結果證明了主導水分捕獲性能的主要變量，表明在所有考慮的情況下，聚合物在材料性能中的作用微不足道。
該見解指導了下一代水分捕獲水凝膠的合成，并以以前無法實現的方式實現了系統級優化，這對于關鍵的水能應用來說是前所未有的。
參考文獻
Díaz-Marín, C.D., Masetti, L., Roper, M.A. et al. Physics-based prediction of moisture-capture properties of hydrogels. Nat Commun 15, 8948 (2024).
DOI：10.1038/s41467-024-53291-5
https://doi.org/10.1038/s41467-024-53291-5
