新型水凝胶可为实际应用提供空气湿度

高湿度会引起不适，使炎热的天气更加难以忍受。来自新加坡国立大学(NUS)的一组研究人员发明了一种新型凝胶状材料，不仅可以有效地对环境空气进行除湿，以提高热舒适性，而且还可以利用空气中的水分来实现广泛的实际应用，例如用作太阳或隐私屏幕，导电墨水甚至电池。所有这些有趣的特性都是吸水后材料所固有的，无需外部动力。

独特的水凝胶是一种氧化锌 - 一种在防晒剂中发现的化合物 - 呈凝胶状。它可以吸收周围环境中的水，重量超过其重量的2.5倍，并且比商业干燥剂的性能至少高8倍。它适用于室内和室外应用，而且价格便宜且易于生产。

“与许多热带国家一样，新加坡的相对湿度高达70%至80%。在潮湿的环境中，空气中的水饱和，因此身体上的汗水蒸发得更慢。这让我们感受到比实际环境温度更热，导致极大的不适。我们的新型水凝胶旨在通过非常有效地去除环境空气中的水分来达到降温效果，“新加坡国立大学材料科学与工程系助理教授Swee Ching TAN说。工程，谁领导了研究。

“这种新型水凝胶的性能至少比现有的干燥剂(如硅胶和氯化钙)高八倍，可以去除空气中的水分 - 它可以吸收更多的水分，更快的速度和更少的材料。与能源密集型除湿和空调系统，这种水凝胶不需要电力操作。它可以很容易地涂在墙壁，窗户甚至装饰物品(如雕塑)上，以执行除湿功能，“助理教授Tan补充道。

增强热舒适性

水凝胶是含有大量水的材料，通常用于隐形眼镜，伤口敷料和个人护理产品中。最近，水凝胶还用于生物医学应用，例如组织工程和药物递送。然而，水凝胶从周围空气中吸收水分的能力尚未得到很好的探索。

由NUS工程团队开发的新型水凝胶直接从周围空气中提取水分子，并在不到7分钟内将密闭空间内的相对湿度从80%降低到60% - 在热舒适区内。

这种材料适用于降低室内和室外环境中的相对湿度，例如医院病房和没有空调的教室，以及公园和公共汽车站。

利用湿度适用于广泛的应用

Tan教授解释说，“空气中的水分是一种丰富的资源，但很少有人尝试收获并充分利用它。当我们的新型水凝胶吸收水时，我们观察到它显示出有趣的光学，电学和电化学特性。开辟了广泛的有用应用。“

从环境中吸收水后，新型水凝胶变得不透明，红外透射率降低约50%。这意味着环境温度降低了7摄氏度以上。因此，水凝胶可以用作智能窗户材料，以阻挡来自自然阳光的热量，同时加倍作为隐私屏幕。当与空调一起使用时，建筑物或房屋所有者可以节省能源成本，因为较冷的环境空气需要较少的电力来将其冷却到所需的温度。

水凝胶的另一个有趣的应用是在电子器件中常见的印刷电路板上起导电油墨的作用。该材料的凝胶状特性使其对柔性电子产品极具吸引力。使用醋等普通溶剂可以轻松擦除水凝胶，从而可以重复使用电路板。这将有助于减少电子废物。

该研究小组还发现，水凝胶可以产生约1.8伏的电力 - 类似于AA电池 - 这足以为诸如小型数字时钟之类的设备供电。因此，在没有阳光或电力供应的情况下，该材料也可以用作应急电源。

这些研究结果已于2018年5月24日在线发表在科学杂志“ 能源与环境科学”上。

下一步

新型水凝胶的开发得到新加坡国立大学和新加坡教育部的支持。在使用水凝胶显着降低相对湿度的良好结果之后，研究团队在国大工业联络办公室的支持下，获得了淡马锡基金会Ecosperity的大量资金，用于在室内和室外空间大规模测试这种新型应用。

新加坡国立大学的研究团队已经为他们的发明申请了专利，研究人员将进行更多的研究，以进一步推进新型水凝胶不同性质的应用。