Biomimetic TPMS Structure‐Based Entangled Hydrogel for Efficient Solar‐Driven Atmospheric Water Harvesting

材料科学 吸附 多孔性 化学工程 自愈水凝胶 多孔介质 纳米技术 纳米孔 传质 工艺工程 可持续生产 水处理 动力学 复合材料 还原(数学)
作者
Zhengyi Mao,Hanyang Yu,Zhen Yu,Zhixian Tang,Kunwei Li,Amr Osman,Junda Shen,Lei Zhang,Sihan Tang,Xiaoguang Duan,Ronghui Qi,Jian Lü
出处
期刊:Advanced Materials [Wiley]
卷期号:38 (23): e15166-e15166 被引量:3
标识
DOI:10.1002/adma.202515166
摘要

Abstract Atmospheric water harvesting (AWH) is emerging as a sustainable and decentralized strategy for producing freshwater. However, achieving rapid AWH remains challenging due to the slow sorption kinetics, especially in the case of thick hygroscopic hydrogels. Here, a TPMS structure‐based entangled hydrogel mesh (TSEHs) is proposed, featuring a hierarchical porous structure that facilitates a high mass transfer coefficient and a significant air‐hygroscopic site interface. The TPMS‐based hierarchical structure endows the TSEHs with rapid sorption‐desorption kinetics. As a result, in comparison to conventional dense hydrogels (CDHs), TSEHs achieve a remarkable reduction in sorption time by 385%. When the thickness of TSEHs increases from 2 to 12 mm, only a slight decrease in equilibrium sorption time is observed, while CDHs exhibit an exponential increase in equilibrium sorption. Furthermore, the rapid water uptake of ultra‐thick TSEHs is demonstrated at 50 mm, which, to the best of the knowledge, represents the largest recorded thickness for hygroscopic gels. Additionally, a continuous solar‐driven TSEH‐based water production prototype is developed, achieving a high water collection rate of 4.89 kg m −2 under 1 sun and showcasing its significant practical potential.
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