近日，我校材料与化学学院生物质基可持续材料课题组叶冬冬教授团队在国际著名期刊《Nano Letters》（自然指数期刊）发表生物质梯度和定向结构气凝胶用于可持续农业灌溉的研究论文，题目为“Biomass-Derived Gradient and Aligned Structured Aerogel for Sustainable Agricultural Irrigation”。

结合水净化和能量收集的界面蒸发驱动水力发电系统为可持续农业灌溉提供了巨大潜力。这类系统通过界面蒸发过程同时实现水净化和能量收集，为解决水资源短缺和能源需求提供了创新思路。然而，传统系统在实现高蒸发率和高效能量收集方面面临显著挑战，特别是在优化蒸发效率和水输送能力方面，制约了其实际应用性能的进一步提升。

基于以上问题，叶冬冬教授团队创新性地开发了一种梯度结构气凝胶，巧妙融合纤维素与壳聚糖的优势，实现了蒸发、水输送与能量收集的一体化突破。该气凝胶底部采用定向纤维素网络，通过微-纳米级通道协同作用，不仅实现了高效水传输与离子选择性传输，更将输出功率提升至680 nW cm⁻²。上层碳纳米管与壳聚糖的复合设计，将光热转换效率推至91.4%，蒸发速率可达2.5 kg m⁻² h⁻¹，同时显著降低蒸发能耗。梯度气凝胶以其独特的多功能集成特性，为水净化及能量收集提供了高效解决方案，为可持续农业与清洁能源发展开辟了新路径。

安徽农业大学材料与化学学院博士生张蓝月为本文第一作者，安徽农业大学叶冬冬教授为本文通讯作者。作者感谢安徽农业大学纺织工程学科平台和安徽省高性能生物基尼龙工程研究中心提供的分析测试支持，以及国家自然科学基金、安徽省优秀青年基金项目、安徽农业大学提供的科研经费支持。（图/文/叶冬冬 编辑/代锐 审核/李乾坤）

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c00520

叶冬冬教授课题组（生物质基可持续材料）网址：https://www.x-mol.com/groups/ydd