隨著經濟發展和人口增長，淡水和能源供給已成為當今社會的挑戰之一。如何透過可持續的方式來獲取水與能源已成為迫切需要解決的全球性問題。由於全球水文迴圈，我們生活的大氣中蘊藏著豐富的溼氣資源（約50000 km3），雖無處不在卻較少被有效利用。因此，高效地從空氣中吸收溼氣，並將其用於淡水或能源收集將成為實現可持續發展的有效方法。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所智慧高分子團隊前期受到鐵蘭屬植物從空氣中吸溼行為的啟發，利用親水性的聚甲基丙烯酸鈉/丙烯醯胺的高分子網路來容納吸溼性的有機甘油溶劑，提出了一種仿生吸溼有機複合凝膠，用於高效地從空氣吸溼集水（Angewandte Chemie International Edition，2020， 59，19327），該工作得到Nature評述（Nature，2020，584，11）。

由於高的潛熱值（約2450 J g-1），水被認為是理想的相變材料，其蒸發過程可被用於過熱表面的製冷降溫。利用吸溼材料將空氣中的溼氣進行富集，可有效地用於器件的蒸發製冷。近日，研究人員將具有吸溼性的離子液體1-乙基-3-甲基咪唑乙酸鹽（［EMIM］［Ac］）分散在親水性的聚（丙烯酸-co-2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸）（P（AA-co-AMPSA））網路中，製備出一種兼具強吸溼性和粘附性的離子凝膠（RIG），並將其用於熱電發電機（TEG）的蒸發製冷以提升其電力輸出（圖1a）。實驗結果表明，相比於商業化的金屬散熱器（AHS），吸溼後的RIG能夠幫助TEG器件實現更明顯且持久的蒸發製冷效果，且其製冷效果可透過RIG在空氣中吸溼再生而恢復（圖1b-c）。另外，由於［EMIM］［Ac］的引入，在多重超分子相互作用的作用下，RIG在吸溼前後均表現出對TEG表面可觀的粘附強度。RIG在為TEG蒸發製冷過程中可以保持一個穩定的製冷介面，克服了傳統水凝膠在製冷過程因過度水蒸發而產生的介面剝離現象。基於此，RIG能夠為一個裝載在一個動態的過熱表面（加速度約為63。8 m s-2，表面溫度約為103 ℃）的TEG進行有效的蒸發製冷，以顯著提升其工作效率（圖2）。

相關研究成果以Atmospheric Hygroscopic Ionogels with Dynamically Stable Cooling Interfaces Enable a Durable Thermoelectric Performance Enhancement為題，發表在Advanced Materials（DOI：10。1002/adma。202103937）。研究工作得到國家自然科學基金、中德合作交流專案、中科院前沿科學重點研究計劃、中科院國際合作局、王寬誠教育基金等的支援。

圖1。a）吸溼凝膠RIG的構建及其蒸發製冷的工作機制；b）不同製冷模式下TEG熱端冷端的溫度差；c）RIG用於TEG冷端的蒸發製冷，以提升其工作效率

圖2。RIG用於動態穩定的蒸發製冷