丝瓜络结构的水凝胶可以帮助满足全球清洁水的需求

超过世界人口的四分之一缺乏安全饮用水．水净化的任务更加复杂，因为需要将能源消耗保持在最低水平，不仅要降低成本，还要避免加剧气候变化和进一步的水资源短缺。基于热响应水凝胶的水净化技术特别有吸引力，因为它们可以像海绵一样从污染源吸收水，当被拧干时，只使用阳光就能释放出干净的水。然而，这个过程是缓慢的。现在,晓惠徐以及由罗德尼·普里斯特利美国普林斯顿大学的一项研究报告称，“突破了固有的慢反应率”．

在一定的临界温度下，热响应水凝胶会发生相变，从而改变其性质。Xu和同事研究的水凝胶-聚(n -异丙基丙烯酰胺)(PNIPAm) -在34°C时可以方便地从亲水性转变为疏水性，因此仅靠阳光就可以将其从吸水转变为释放干净的污染物。然而，正如Xu所指出的那样，“传统的PNIPAm水凝胶具有闭孔结构，在放水时形成一层表皮，导致反应速度较慢。她和同事们从丝瓜瓤中得到灵感，解决了这些结构问题，显著提高了吸水性和释放率。丝瓜瓤是一种很好的海绵材料。

研究人员通过改变聚合过程，修改了水凝胶的结构，使其具有像丝瓜络一样的开放孔隙。徐告诉manbetx手机客户端3.0他们是如何在另一个探索乙二醇(EG)防冻性能的项目中偶然发现这种方法的。她说:“我们发现，当我们在EG和水中聚合PNIPAm时，凝胶是不透明的。”她将其与水中传统闭孔水凝胶的透明度进行了对比。用扫描电子显微镜进行更仔细的研究，发现了已经形成的开孔丝瓜状结构。研究人员将结构变化归因于EG与水凝胶争夺水，以及PNIPAm在水/EG混合物中的偿付能力差。

在这种开孔结构下，水的吸收量增加了四倍，当加热到临界温度以上时，水凝胶在短短5分钟内就释放了70%的水。传统的闭孔PNIPAm水凝胶在相同的时间内仅释放3%的水。

微塑料太大了，无法在丝瓜络式PNIPAm水凝胶的开放孔隙网络中导航，自然会被过滤掉。此外，研究人员用聚多巴胺将水凝胶功能化，这种水凝胶对染料和重金属等污染物具有很高的亲和力，可以捕获它们。他们还用两性离子聚甲基丙烯酸磺基甜菜碱将其功能化。由此形成的水化层可以防止油和微生物附着，使它们不会随水一起吸附，从而具有防污性能。功能化开孔水凝胶的集水率为26.88kg/m²/h，约为孔隙结构封闭时的4倍。

接下来，研究人员计划测试这种凝胶净化被多氟烷基物质污染的水的能力，这些物质已经引起了人们对健康的担忧。他们还致力于开发一种抗菌水凝胶，可以有效地杀死水中细菌。