在氧化石墨烯板上实现微/纳米晶体三维生长，用于仿生空气-水收集器

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Micro/Nano-Crystal 3D Growth on Graphene Oxide Plates for a Bioinspired Air–Water Harvester

设计并合成含微纳米NaCl晶体的石墨烯氧化物水增材材料，形成亲水/疏水交替结构，模拟沙漠甲虫表面，在58–62% RH下高效吸水，形成大水滴，并通过SEM和环境舱实验验证其应用潜力。

　　

近年来，用于增加水分的材料受到了更多关注。本文设计并合成了一种在氧化石墨烯（GONC）板上生长的微/纳米NaCl晶体结构，该过程使用了抗结剂。经过热还原处理后，发现rGONC颗粒形成了交替的亲水/疏水微/纳米结构：其中NaCl区域具有亲水性，而rGO区域则具有疏水性。这种结构类似于沙漠甲虫的表面微结构，有助于高效收集水蒸气。实验表明，该材料在相对湿度（RH）为58–62%的环境条件下即可发生潮解，而NaCl在相同相对湿度（约75%）下才需要达到这一条件；此外，该材料形成的水滴体积约为其原始面积的4–7倍。这种效果归因于生物启发式纳米结构的表面能梯度（F约为9.86 × 10^–8 N）与NaCl潮解过程中的蒸汽压梯度（F′约为1.59 × 10^–9 N）所带来的协同作用，使得水分子更容易被聚集。通过环境扫描电子显微镜（E-SEM）在微观尺度上进行“原位”观察，以及在大尺度上的3D环境舱实验，证实了rGONC颗粒在提高水蒸气收集效率方面的显著优势。其优异且稳定的性能进一步证明了其作为有效的水分增加技术，对于解决当前由雾霾/雾造成的环境问题具有巨大潜力。