在全球淡水资源压力不断加大的背景下，高效捕获大气水蒸气被认为是具有战略意义的研究方向。数据显示，大气中水蒸气总量约相当于地球液态淡水资源的3倍，但现有吸湿材料受限于均质网络结构，往往难以兼顾强吸附与快速释放。研究团队负责人吴献章副教授表示，传统凝胶材料中，氢键作用与渗透压传导彼此牵制，使水分滞留与传输形成“零和博弈”。围绕此关键矛盾，科研人员构建了“果胶-氧化石墨烯”非均质结构：外层以亲水性果胶在锌离子交联下形成捕获网络，内层由疏水氧化石墨烯片层搭建快速传输通道。通过空间功能解耦，该材料在保持高吸附容量的同时，使水分子扩散速度提升近3倍。实验结果显示，该材料在中等湿度环境（60%RH）下的日均产水量达2.86升/千克，较传统材料提升47%。其性能提升主要来自三项技术设计：一是通过甘油置换诱导的梯度收缩，形成稳定的异质界面；二是利用氧化石墨烯纳米片的层间滑移效应，降低传输阻力；三是借助锌离子交联网络，实现太阳能驱动的可控释水。低场核磁共振分析更证实，水分在材料内部的驻留时间缩短至常规材料的1/5。这项研究为干旱地区淡水获取提供了新路径，其非对称结构思路也可延伸至海水淡化、工业除湿等应用场景。业内专家认为，若实现规模化应用，单台设备日产量可满足5-8人的基本用水需求，且能耗仅为反渗透技术的1/3。
空气集水的价值，在于将不可见的水汽转化为可用的水资源；此次研究通过非对称亲水性与异质结构实现功能分离与效率协同，为解决实际供水问题提供了更具操作性的材料方案。面向更复杂的真实环境与更严格的成本要求，仍需在基础机理、工程化验证与安全评估上同步推进，才能让实验室成果更快转化为稳定、可持续的供水能力。