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Hydrogels for Long‐Term Moisture Retention under Ambient Conditions: Inhibiting the Evaporation of Free Water from Macroscopic to Molecular Scales

材料科学 自愈水凝胶 水分 蒸发 化学工程 保水性 含水量 复合材料 热力学 高分子化学 土壤科学 土壤水分 岩土工程 环境科学 物理 工程类
作者
Yong Liu,Shihong Shen,Zhiguang Duan,Jianjun Deng,Daidi Fan
出处
期刊:Advanced Functional Materials [Wiley]
卷期号:35 (47) 被引量:61
标识
DOI:10.1002/adfm.202504356
摘要

Abstract Hydrogels are soft‐wet materials with unique properties and multiscale network structures. However, traditional hydrogels suffer from water evaporation under ambient conditions, leading to structural changes and functional decline. This review systematically summarizes recent advances in long‐term moisturizing hydrogels under ambient conditions, focusing on the mechanisms for inhibiting free‐water evaporation within hydrogels and elaborating on moisture‐regulation mechanisms and strategies from the macroscopic to the molecular scale. Based on evaporation thermodynamics theory, the review clarifies the intrinsic relationship between free water/bound water states and evaporation rates. Strategies to enhance water retention include: 1) physical barrier encapsulation, such as hydrophobic polymer membranes or shell structures; 2) network structure optimization, like interpenetrating or dual‐network designs to improve water‐holding capacity and regulate pore distribution; 3) molecular‐level control, incorporating hydrophilic components (e.g., glycerol, ionic liquids) via hydrogen bonding to manipulate water states. Notably, eutectogels using low‐volatility deep eutectic solvents outperform traditional water‐based systems, achieving excellent mechanical performance and long‐term moisturization. The review also discusses potential applications and identifies knowledge gaps, offering future research directions. Ultimately, a multiscale design strategy is emphasized for hydrogels to maintain moisturizing properties under ambient conditions, paving the way for their extensive real‐world applications.
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