高濕度會(huì)引起不適，使炎熱的天氣更加難以忍受。來(lái)自新加坡國(guó)立大學(xué)(NUS)的一組研究人員發(fā)明了一種新型凝膠狀材料，不僅可以有效地對(duì)環(huán)境空氣進(jìn)行除濕，以提高熱舒適性，而且還可以利用空氣中的水分來(lái)實(shí)現(xiàn)廣泛的實(shí)際應(yīng)用，例如用作太陽(yáng)或隱私屏幕，導(dǎo)電墨水甚至電池。所有這些有趣的特性都是吸水后材料所固有的，無(wú)需外部動(dòng)力。

獨(dú)特的水凝膠是一種氧化鋅 - 一種在防曬劑中發(fā)現(xiàn)的化合物 - 呈凝膠狀。它可以吸收周?chē)h(huán)境中的水，重量超過(guò)其重量的2.5倍，并且比商業(yè)干燥劑的性能至少高8倍。它適用于室內(nèi)和室外應(yīng)用，而且價(jià)格便宜且易于生產(chǎn)。

“與許多熱帶國(guó)家一樣，新加坡的相對(duì)濕度高達(dá)70%至80%。在潮濕的環(huán)境中，空氣中的水飽和，因此身體上的汗水蒸發(fā)得更慢。這讓我們感受到比實(shí)際環(huán)境溫度更熱，導(dǎo)致極大的不適。我們的新型水凝膠旨在通過(guò)非常有效地去除環(huán)境空氣中的水分來(lái)達(dá)到降溫效果，“新加坡國(guó)立大學(xué)材料科學(xué)與工程系助理教授Swee Ching TAN說(shuō)。工程，誰(shuí)領(lǐng)導(dǎo)了研究。

“這種新型水凝膠的性能至少比現(xiàn)有的干燥劑(如硅膠和氯化鈣)高八倍，可以去除空氣中的水分 - 它可以吸收更多的水分，更快的速度和更少的材料。與能源密集型除濕和空調(diào)系統(tǒng)，這種水凝膠不需要電力操作。它可以很容易地涂在墻壁，窗戶(hù)甚至裝飾物品(如雕塑)上，以執(zhí)行除濕功能，“助理教授Tan補(bǔ)充道。

增強(qiáng)熱舒適性

水凝膠是含有大量水的材料，通常用于隱形眼鏡，傷口敷料和個(gè)人護(hù)理產(chǎn)品中。最近，水凝膠還用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，例如組織工程和藥物遞送。然而，水凝膠從周?chē)諝庵形账值哪芰ι形吹玫胶芎玫奶剿鳌?/p>

由NUS工程團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的新型水凝膠直接從周?chē)諝庵刑崛∷肿樱⒃诓坏?分鐘內(nèi)將密閉空間內(nèi)的相對(duì)濕度從80%降低到60% - 在熱舒適區(qū)內(nèi)。

這種材料適用于降低室內(nèi)和室外環(huán)境中的相對(duì)濕度，例如醫(yī)院病房和沒(méi)有空調(diào)的教室，以及公園和公共汽車(chē)站。

利用濕度適用于廣泛的應(yīng)用

Tan教授解釋說(shuō)，“空氣中的水分是一種豐富的資源，但很少有人嘗試收獲并充分利用它。當(dāng)我們的新型水凝膠吸收水時(shí)，我們觀察到它顯示出有趣的光學(xué)，電學(xué)和電化學(xué)特性。開(kāi)辟了廣泛的有用應(yīng)用。“

從環(huán)境中吸收水后，新型水凝膠變得不透明，紅外透射率降低約50%。這意味著環(huán)境溫度降低了7攝氏度以上。因此，水凝膠可以用作智能窗戶(hù)材料，以阻擋來(lái)自自然陽(yáng)光的熱量，同時(shí)加倍作為隱私屏幕。當(dāng)與空調(diào)一起使用時(shí)，建筑物或房屋所有者可以節(jié)省能源成本，因?yàn)檩^冷的環(huán)境空氣需要較少的電力來(lái)將其冷卻到所需的溫度。

水凝膠的另一個(gè)有趣的應(yīng)用是在電子器件中常見(jiàn)的印刷電路板上起導(dǎo)電油墨的作用。該材料的凝膠狀特性使其對(duì)柔性電子產(chǎn)品極具吸引力。使用醋等普通溶劑可以輕松擦除水凝膠，從而可以重復(fù)使用電路板。這將有助于減少電子廢物。

該研究小組還發(fā)現(xiàn)，水凝膠可以產(chǎn)生約1.8伏的電力 - 類(lèi)似于AA電池 - 這足以為諸如小型數(shù)字時(shí)鐘之類(lèi)的設(shè)備供電。因此，在沒(méi)有陽(yáng)光或電力供應(yīng)的情況下，該材料也可以用作應(yīng)急電源。

這些研究結(jié)果已于2018年5月24日在線發(fā)表在科學(xué)雜志“ 能源與環(huán)境科學(xué)”上。

下一步

新型水凝膠的開(kāi)發(fā)得到新加坡國(guó)立大學(xué)和新加坡教育部的支持。在使用水凝膠顯著降低相對(duì)濕度的良好結(jié)果之后，研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)大工業(yè)聯(lián)絡(luò)辦公室的支持下，獲得了淡馬錫基金會(huì)Ecosperity的大量資金，用于在室內(nèi)和室外空間大規(guī)模測(cè)試這種新型應(yīng)用。

新加坡國(guó)立大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為他們的發(fā)明申請(qǐng)了專(zhuān)利，研究人員將進(jìn)行更多的研究，以進(jìn)一步推進(jìn)新型水凝膠不同性質(zhì)的應(yīng)用。