超越太阳能依赖的太阳能-机械共生双模式Janus生物气凝胶用于情境自适应大气集水

为解决太阳能依赖型大气集水技术(SS-AWH)受光照条件限制的难题，研究人员开发出具有太阳能驱动和压缩激活双释放通道的Janus生物气凝胶(DBJA)。该材料在光照条件下实现1.32 g g-1 day-1的产水效率，无光照时通过压缩吸附实现12.80 g g-1的总产水量，且符合WHO饮用水标准，为全天候大气集水提供了创新解决方案。

　　

这项突破性研究展示了一种革命性的太阳能-机械共生双模式生物基Janus气凝胶(DBJA)，为克服传统太阳能驱动吸附式大气集水技术(SS-AWH)的局限性提供了创新方案。由于现实环境中太阳辐射存在显著的时空波动，传统SS-AWH系统在弱光/无光条件下产水效率急剧下降。研究人员巧妙设计的Janus结构通过优化吸湿域与光热域之间的质量/热量传递，实现了吸附-解吸动力学与压缩恢复强度的完美平衡。

在光照充足时，DBJA展现出1.32 g g^-1 day^-1的优异户外产水效率。更令人振奋的是，在完全无光照条件下，通过创新的压缩激活释放机制，材料在5次吸附-压缩循环中可实现12.80 g g^-1的总产水量，同时保持98%的体积恢复率和50次循环的稳定性。通过物理镶嵌和多重化学相互作用的协同效应，材料成功控制了Li⁺离子泄漏，所收集水质轻松达到世界卫生组织(WHO)饮用水标准。这项研究通过多模式协同和梯度结构设计，为超越太阳能依赖的可持续大气集水技术开辟了新途径。