东华学子用“膜”法破解极端环境取水难题

在地球上最干旱的地方之一、智利阿塔卡马沙漠，居民在风口山坡上架起一排排“雾网”，待空气中飘来的水汽在网面凝结成滴，他们小心地用管子接入生活用水槽。

东华大学材料科学与工程学院硕士研究生姚家傲在纪录片中看到这一幕后，产生了一个大胆的想法：“有没有可能做出一种比雾网更轻、更小、更高效的材料，让人类从空气中直接取出净水？”

基于“空气草”能在干旱气候中吸收雾气存活的特性，姚家傲和团队成员通过模仿其叶片的非对称结构，开发出一种“双面性”POPs膜材料，其中一面粗糙亲水，负责集水，另一面光滑疏水，用于保水。当膜材料放置一段时间后，能够在表面凝结起“雾水”，再将这些水收集起来，便实现了“喝空气”的功能。

极端环境大气集水“POPs”膜实物。

进一步地，团队将光热吸收材料与压电材料组合，开发出一种能在阳光和波浪双重作用下工作的“复合蒸发膜”。测试结果显示，这套设备能够在自然能驱动下稳定产出可饮用的水，拓展了空气膜的应用。

此外，针对高盐、高污染的盐湖地区，团队将具有光敏抗菌特性的卟啉基团引入POPs膜材料中，使其在光照条件下自动释放活性氧，持续杀灭膜面细菌，且膜体具备良好的孔隙结构，能够确保盐分拦截和水通量的平衡。最终，团队设计出一款适用于高污染水源的抗菌复合膜，具备高通量、高过滤率与抗菌性，能够实现稳定的水质净化。

团队成员在户外实地场景做测试。图片均由东华大学提供

据了解，目前团队开发的三类POPs功能膜产品，即大气集水膜、海水蒸发器、抗菌纳滤膜，已完成中试测试，并与数家企业和国际水务机构达成合作意向。后续，团队还计划将膜材料应用拓展到灾区应急供水、野外作业装备等领域。