近期，抖阴 特种防护纺织品研究所付少海教授团队在国际顶级期刊ACS Nano上在线发表了题为“Honeycomb Organogel-Fabric for Osmotic Pressure-Driven Atmospheric Water Harvesting”的研究论文。

该研究介绍了一种蜂巢结构有机凝胶织物（CHOF），通过独特的渗透压驱动机制与光热协同设计，突破传统技术瓶颈。该材料以海藻酸钙骨架包裹吸湿性甘油溶液，内部渗透压高达184.7 atm，可动态刷新吸脱附位点：夜间通过氢键捕获空气中的水分子，并借渗透压将水分从表面输运至内部存储；白天利用负载的碳黑（CB）颗粒与蜂巢结构的光捕获效应（实现97%光吸收率），在1太阳光强下30分钟内表面温度升至69°C，驱动水分快速脱附。基于成熟纺织编织技术，CHOF可规模化制备至米级（0.25×0.45 m）且性能无明显衰减，每日可实现多次吸脱附循环，室外实测日产水量达6.70 kg m⁻² day⁻¹。

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通过湿法纺丝制备含碳黑的海藻酸钙水凝胶纤维（CHF），再经甘油溶液置换获得有机凝胶纤维（COF）。蜂巢凹面结构形成封闭棱柱，使入射光线经历多次反射/吸收循环，显著提升光捕获效率。海藻酸钙水凝胶因网络结构中离子解离特性与唐南平衡效应，产生184.7 atm高渗透压；溶剂置换后COF拉伸力提升257%（635.2 cN），伸长率增加18倍，满足工业编织要求，并成功编织成高孔隙率蜂巢织物。通过分子动力学模拟阐明水分子输运机制，在渗透压驱动下表面捕获的水分子向内部迁移，同时甘油分子向表面扩散以激活新位点。氢键动态分析显示，水分子逐步取代甘油与聚合物骨架的结合位点。拉曼成像显示COF表面O-H/C-H强度比随吸水时间升高，且截面呈现明显颜色梯度，证实水分由表及里的扩散；在90%湿度下，CHOF吸水率（5.65 kg m⁻²）远超纯甘油（2.92 kg m⁻²）和无甘油对照组（0.54 kg m⁻²）。蜂巢结构的大比表面积使其吸水性能优于平面（4.80 kg m⁻²）和圆柱结构（3.57 kg m⁻²）。

拉曼成像显示COF表面O-H/C-H强度比随吸水时间升高，且截面呈现明显颜色梯度，证实水分由表及里的扩散；在90%湿度下，CHOF吸水率（5.65 kg m⁻²）远超纯甘油（2.92 kg m⁻²）和无甘油对照组（0.54 kg m⁻²）。蜂巢结构的大比表面积使其吸水性能优于平面（4.80 kg m⁻²）和圆柱结构（3.57 kg m⁻²）。蜂巢单元底部温度高于顶部，结合CB的光热转换，使CHOF脱附速率（0.0407 kg m⁻² min⁻¹）达平面结构的1.25倍。智能取水装置通过推拉杆交替切换暗室（吸水）与透明舱（脱附），在无锡户外实现单日3次循环，日产水6.70 kg m⁻²。该材料在干旱至潮湿地区均适用，预测年产量超1.00 L day⁻¹。CHOF通过可编程编织技术将毫米级凝胶纤维组装为米级织物，解决了材料放大时的性能衰减难题。其高机械强度、90.7%的太阳能效率以及甘油零泄漏特性（收集水质符合安全标准），为商业化大气取水提供了新范式。研究团队指出，该设计可进一步适配低日照地区的电加热脱附模式，助力全球水资源可持续供给。

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论文信息：Zhihua Yu, Jing Su, Shuhui Li, Kaiying Zhao, Jichao Zhang, Xiaojie Liu, Diandian Zhang, Jianying Huang,* Shaohai Fu,* Yuekun Lai*, Honeycomb Organogel-Fabric for Osmotic Pressure-Driven Atmospheric Water Harvesting.ACS Nano 2025, 19, 27599−27610.