近期，东华大学汪军团队联合新加坡国立大学Swee Ching Tan（陈瑞深）团队，在Advanced Fiber Materials上发表了题为“Natural Fibers Enable Textile-Based Composite Sorbent for All-Day Atmospheric Water Harvesting”的研究成果。该研究以天然牛角瓜（CG）中空纤维为骨架，负载吸湿盐氯化锂（LiCl），构建了一种具有定向传输孔道的纺织结构复合吸附材料。该材料利用中空纤维与多级孔道快速捕获水汽，结合夜间高湿环境下的多循环吸附策略和日间低能耗解吸/冷凝集水系统，实现了高效吸水、快速再生与全天候产水，为低能耗、可持续的大气取水技术提供了新的材料设计方案与系统集成思路。

研究团队利用气流驱动自组装方法，将高孔隙率的牛角瓜中空纤维构筑为具有定向孔道结构的三维纺织材料，并通过负载LiCl，制备得到织物基复合吸附材料（图1）。得益于纤维中空结构和定向传输通道，该材料兼具高吸水容量和快速吸附-解吸动力学，同时结合夜间多循环吸附策略，实现全天候高效大气取水。

图1 天然中空纤维吸附材料的设计与制备策略

通过真空浸渍工艺将LiCl均匀负载至纤维表面、纤维间孔隙及中空腔体内部，构筑复合吸附材料（图2）。孔结构分析表明，材料具有由纤维内部中空结构和纤维间孔隙组成的多级孔道结构。这种独特的定向（V型）孔道，不仅为水汽扩散提供了快速通道，其几何结构还能通过毛细效应有效锚定吸湿后的盐溶液，抑制泄漏，保障了循环稳定性。

图2 复合吸附材料的结构特征及吸附机制

该吸附材料表现出优异的吸湿性能，在不同相对湿度环境下均能快速捕捉水汽，并能在数分钟内实现快速解吸（图3）。通过流体仿真发现，相比于传统随机孔隙结构，该材料的定向孔道能够提供更高的水汽传输效率，从而显著提升集水速率。

图3 吸附-解吸性能及传质模拟分析

研究团队进一步构建了集加热、冷凝和集水于一体的大气集水系统（图4）。通过半导体制冷器降低冷凝板温度，以提高水蒸汽冷凝效率。实验结果表明，该主动冷凝设计能够显著提高液态水收集效率，实现水蒸气的快速冷凝。

图4全天候集水器件设计与性能验证

在户外实际环境中，团队验证了“时空分离”的运行策略，通过白天太阳能储电、夜间多循环运行方式，充分利用夜间的高湿环境。在全天运行条件下，系统实现了约64 g的日产水量，并获得5.19 gwater gsorbent⁻¹ day⁻¹的高集水性能，优于同类天然纤维基吸附材料，展现出良好的应用潜力。

图5 全天候空气集水演示与应用验证

综上所述，该研究基于天然中空纤维构建的织物基复合吸附材料，通过定向孔道结构设计与夜间多循环运行策略的协同优化，成功实现了高吸附容量与低脱附能耗的统一，为大气集水技术提供了兼具可持续性与实用性的新材料方案。这一成果也体现了纤维材料在能源与环境交叉领域的重要应用潜力。