A humidity/thermal dual response 3D-fabric with porous poly(N-isopropyl acrylamide) hydrogel towards efficient atmospheric water harvesting

材料科学 化学工程 光热治疗 湿度 解吸 蒸发 吸附 吸收(声学) 多孔性 吸水率 相对湿度 收缩率 水分 聚吡咯 复合材料 纳米技术 聚合物 化学 聚合 有机化学 气象学 工程类 物理
作者
Zhibin Zhang,Xi Wang,Hongyan Li,Gengchen Liu,Kaiying Zhao,Yajun Wang,Zheng Li,Jianying Huang,Zhiwei Xu,Yuekun Lai,Xiaoming Qian,Songnan Zhang
出处
期刊:Journal of Colloid and Interface Science [Elsevier BV]
卷期号:653 (Pt B): 1040-1051 被引量:51
标识
DOI:10.1016/j.jcis.2023.09.116
摘要

Atmospheric water harvesting is a promising approach for obtaining freshwater resources, but achieving high levels of light absorption, hygroscopic capacity, and desorption efficiency simultaneously remains a challenge. In this study, we developed an innovative atmospheric water harvester that incorporates a poly(N-isopropylacrylamide) hydrogel and a polydopamine/polypyrrole-modified 3D raised-fabric. The interlacing structure and polydopamine/polypyrrole synergistically enhance the harvester's photothermal conversion capability, while the hydrogel-modified raised-fabric with its increased pore structure and high specific surface area ensures effective contact between the internal adsorbent and external moisture, thereby improving moisture capture and storage capacity. Our results indicate that the hydrogel-modified 3D raised-fabric has excellent photothermal conversion performance, as evidenced by its rapid temperature rise to 75.9 °C under 1 sun light intensity, which effectively promotes water evaporation and harvesting. Furthermore, the 3D raised-fabric exhibits exceptional water absorption (3.1 g g-1, RH 90%) and water desorption (1.75 kg m-2h-1, 1 sun) properties. Overall, the 3D raised-fabric with its integrated photothermal, hygroscopic, and hydrophobic properties can effectively collect water under low humidity conditions, making it a promising solution for water scarcity issues.
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