徐晓峰教授课题组近期在国际顶尖材料期刊《Advanced Functional Materials》发表了题为“Self-Contained Moisture Management and Evaporative Cooling through 1D to 3D Hygroscopic All-Polymer Composites”的研究成果。本项工作基于两种吸湿聚合物及其多重网络交联策略，制备了吸湿性1D纳米纤维和2D织物乃至3D全聚合物吸湿材料用于高效的湿度管理与蒸发冷却（图1）。利用气流辅助静电纺丝技术制备了兼具吸湿性、耐用性、延展性、透气性、耐洗性和抗菌性等性能的2D纤维织物，实现了高效的大气水吸附、湿度管理、蒸发冷却和体感温度调节。此外，利用3D打印技术制备出了具备多尺度空隙结构的吸湿性气凝胶，凸显出利用最少量吸湿材料提高吸湿性能的潜力。本项研究研究了吸湿聚合物复合材料的可控制备方法，精确制备了一维纳米纤维、二维多孔织物到三维凝胶材料，凸显了主动吸附式的聚合物材料在大气水收集和个人热管理等领域的应用前景。材料学院2021级博士研究生李帅同学为本论文的第一作者。本项工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者青年项目、山东省自然科学基金等项目的支持。本项工作获得英国剑桥大学化学学院、中国海洋大学化学化工学院和海洋生命学院多位合作导师的协助和支持。
图1. 具有可洗涤性、透气性、耐久性的纤维织物用于湿度管理和体感温度调节。
图2.漂浮式水电联产系统结构和应用示意图
在太阳能热蒸馏器件设计与水净化应用方面，徐晓峰教授课题组近期在国际顶尖材料期刊《Nano Energy》发表了题为“Synergistic Solar-Powered Water-Electricity Generation: An Integrated Floating System on Water”的研究成果。本工作将光伏技术与多级膜蒸馏技术集成，制备了漂浮式水电联产系统，在水面上协同实现了清洁水和绿色电力生产（图2）。通过多孔膜材料和膜蒸馏器件结构设计合理地优化了多级装置中的传热和传质过程，提高了太阳能（光电和光热）转换效率和清洁水收集速率，实现了太阳能的高效转换和最大化利用，为应对能源与水资源短缺的危机提供了可持续解决方案。材料学院2021级硕士研究生刘明星同学为本论文的第一作者。本项工作得到了国家自然科学基金面上项目、山东省泰山学者青年项目、山东省自然科学基金和青岛市自然科学基金等项目的支持。本项工作获得了华南理工大学国家实验室和英国剑桥大学材料与冶金学院多位合作导师的协助和支持。
文/图：李帅 刘明星
