近日，北京化工大学材料科学与工程学院于中振教授/曲晋教授团队和刘云芳副教授在国际著名期刊《Small》上发表题为“Construction of Sponge-Like Hydrogel with Tunable Porous Structure by Microbubble Engineering for High-Yield Solar-Driven Desalination of Brine”的学术论文。本文首次研究了可控气泡模板发泡法构建可调多孔结构的海绵状水凝胶实现高产率的太阳能驱动海水与盐水淡化。

尽管传统聚合物水凝胶在太阳能驱动的水分蒸发与海水淡化领域展现出巨大潜力，但受限于分子渗透式水分传输机制，其水通量表现不佳，这从根本上制约了实际应用。本文采用气泡模板发泡法，制备出结构优化的壳聚糖/碳纳米管多孔水凝胶（CCPH），进而构建出具有可调多孔结构的海绵状水凝胶，可实现高产率的太阳能驱动海水与盐水淡化。该多孔水凝胶具有可调大孔结构，既能实现可控的毛细驱动水分传输，又可兼顾非溶胀稳定性、快速蒸汽逸出、热量局域化以及降低水汽化焓等优势。在1个太阳辐照强度下，高度为7厘米、暴露于空气中的该水凝胶，凭借充足的向上水分传输能力和对周围环境能量的自发捕获，实现了5.50 kg·m⁻²·h⁻¹的优异水分蒸发速率。即便在1个太阳辐照下，对质量分数为14%的氯化钠盐水进行连续50小时的太阳能淡化，CCPH 仍能维持4.80 kg·m⁻²·h⁻¹的高蒸发速率。这种气泡模板法为制备三维海绵状多孔水凝胶蒸发器提供了一种高效方案，所制得的蒸发器抗盐性能增强，能够在提高蒸发器高度的同时，实现高产率的太阳能淡化。

本文第一作者为博士后伍敬，于中振教授、曲晋教授和刘云芳副教授为本文通讯作者，北京化工大学为第一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

文章信息：Jing Wu, Guang Yin, Yunfang Liu*, Zhi-Hao Wang, Fan-Zhen Jiao, Sheng-Xing Hou, Qiu-Han Fan, Zhong-Zhen Yu*, Jin Qu*, Construction of Sponge-Like Hydrogel with Tunable Porous Structure by Microbubble Engineering for High-Yield Solar-Driven Desalination of Brine, Small 2025, e10184

全文链接：https://doi.org/10.1002/smll.202510184