阳光激活的丝瓜水凝胶擅长净化水

虽然我们已经看到许多系统使用阳光来净化受污染的水，但它们的输出通常非常有限。然而，一种新的丝瓜启发的水凝胶利用阳光一次性处理更多的水......足以满足一个人的日常需求。

现有的太阳能蒸馏器系统利用阳光将脏水加热到开始蒸发的程度。由此产生的无污染水蒸气凝结在蒸馏器内的表面上，然后滴入收集水库。这是一个聪明的设置，但只要阳光明媚，它只会产生饮用水——即便如此，这也是一个缓慢的过程。

被称为温度响应水凝胶的材料提供了一种替代方案，因为它们在凉爽的温度下吸收脏水，然后在加热时将其排出(以纯净形式)。然而，根据普林斯顿大学的Rodney Priestley，Xiaohui Xu及其同事的说法，大多数此类凝胶的封闭孔隙不允许水处理得足够快，以满足大多数人的需求。

考虑到这一限制，科学家们着手复制天然丝瓜海绵的非常开放的孔设计。

他们首先使用水/乙二醇混合物作为独特的聚合介质，以生产PNIPAm(聚(N-异丙基丙烯酰胺))水凝胶，具有他们想要的大而开放的孔。然后，科学家们用另外两种聚合物 - 聚多巴胺(PDA)和聚(磺基甜菜碱甲基丙烯酸酯)(PSMBA)涂覆凝胶的内孔。

所得材料在室温下吸收受污染的水，然后在模拟阳光加热时在70分钟内释放出10%的水 - 这比先前测试的闭孔水凝胶快四倍。此外，即使在模拟部分多云天空的照明条件下，丝瓜凝胶仍然在 15 到 20 分钟内释放出类似数量的水。

那么，它实际上是如何工作的呢?

徐告诉我们，水凝胶在凉爽的温度下是亲水的(吸水的)，但在加热时变得疏水(防水)。有机染料(用于实验室测试)等污染物确实在凉爽的温度下与水一起被吸入，但由于它们的分子粘附在凝胶上，当水在较温暖的温度下释放时，它们不会被排出。油污染的液滴首先不会被吸入，因为(当时)亲水凝胶会排斥它们。

在实验室测试中，丝瓜水凝胶也成功地用于去除微塑料和重金属等污染物。通过两个处理周期，该材料能够将铬污染从百万分之40左右降低到百万分之0.07以下，这是饮用水的允许限值。

是的，徐说丝瓜水凝胶只需用稀酸或乙醇冲洗即可重复使用。