新加坡国立大学研制一种从空气中吸收水分产生电流的新材料

地球的热带地区大约占陆地总面积的40%，世界约40％的人口居住在热带地区，一年四季都处于相对较高的湿度中。相对湿度会影响我们感知温度的方式。

因为人体汗液蒸发需要很长的时间，在炎热的天气感觉更热。相对高湿度的条件维持环境的舒适性需要较高的能耗。

随着全球能源需求达到峰值，迫切需要开发一种替代的，可持续的，耗能少的技术来维持舒适性。

湿度通常被认为是多余的资源，但是新加坡国立大学研究小组开发了一种超吸湿性水凝胶，它可以直接从大气中收集湿气，用于光驱动的水分解，是解决“粘热”问题的一种可持续的解决方案，研究结果发表在最近的《高级材料》。

研究团队从自然界的一些动植物中汲取了灵感，发现动植物利用环境湿度作为潜在资源的材料，形成独特的集水能力帮助它们在自然界的生存。

收集大气中的水分可以让密闭空间有效除湿，并将光催化半导体集成到水凝胶中，从而有助于从湿空气中产生能量。很像植物发生光合作用一样。结果是一条以零能耗实现热舒适的途径。

这种方法主要涉及从周围潮湿空气中吸收大量水的超吸湿凝胶状混合物与有助于分解吸收水的半导体光催化纳米颗粒结合在一起。

研究小组探索了两种超吸湿性水凝胶：锌基和钴基。这两种水凝胶都对空气中的水分有极大的亲和性，使它们能够从潮湿的空气中吸收水分，吸水后重量达到其自身重量的四倍以上。使用半导体光活性铜基材料合成Cu 2 O纳米颗粒，有助于分解吸收的水分子以释放氢和氧。这些纳米粒子分布在整个水凝胶基质中制造杂化系统。

实验过程发现在Cu 2 O纳米粒子中，两个晶面之间以及被光照射时都存在一个内置的极化电场，这个内置场负责分解吸收的水分子。

通过将晶面工程与纳米钛酸钡（BaTiO 3或BTO）以有利的取向结合，可用于微调和增强纳米颗粒的水分分解过程。BTO颗粒增强了纳米颗粒的内置电场，从而导致更有效的电荷分离和转移以及更高的水分解效率。

对空调的依赖在全球许多地方达到新的高度，能源消耗和全球温室气体排放量急剧增加。水凝胶新系统与风扇配合使用，有助于缓解由于相对湿度较高而引起的热不适感，带来一个更清洁，更绿色的世界。