生物模拟TPMS基于结构的纠水凝,用于高效的太阳能驱动大气水收集
Zhengyi Mao1, Hanyang Yu1, Zhen Yu1
1Department of Mechanical Engineering, City University of Hong Kong, 83 Tat Chee Avenue, Kowloon, Hong Kong, China.
Advanced materials (Deerfield Beach, Fla.)
|November 29, 2025
概括
这项研究引入了一种用于大气水收集的新型水凝网,显著加速淡水生产. 这种新材料即使在超厚的配置中也能快速吸收水分,显示出巨大的实用潜力.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 大气水收集 (AWH) 提供了一个可持续的淡水源.
- 水凝中的缓慢吸附动力学限制了有效的AWH,特别是对于厚厚的材料.
研究的目的:
- 开发一种新的水凝结构,以增强大气中的水收获.
- 改进AWH系统中的吸附-脱吸动力学和水收集率.
主要方法:
- 制造三重周期性最小表面 (TPMS) 基于结构的纠式水凝网 (TSEHs).
- 层次性的多孔结构的特征及其对质量转移的影响.
- 与传统的密集水凝 (CDH) 相比,评估吸附-脱附动力学和收集水的效率.
主要成果:
- 与CDH相比,TSEH的吸附-脱吸动力显著更快,吸附时间减少了385%.
- 均衡吸附时间在TSEH厚度高达12毫米时显示出最小的增加,与CDH不同.
- 超厚的TSEH (50毫米) 显示出快速吸收水分,这是湿透凝的记录.
- 一个太阳能驱动的原型在1个阳光下实现了4.89公斤米2的高收集率.
结论:
- 基于TPMS的水凝网状结构可以快速有效地收集大气中的水.
- 开发的TSEH显示出了卓越的可扩展性和分散淡水生产的实际潜力.
