东华学子研发“膜”法净水术 破解极端环境取水难题

一滴水，能从空气中取出吗？在一则纪录片中，智利阿塔卡马沙漠的居民在风口山坡上架起一排排“雾网”，小心地等待空气中飘来的水汽在网面凝结成滴，用管子接入生活用水槽。那里是地球上最干旱的地方之一，却依靠空气维生。这一幕被东华大学材料科学与工程学院的硕士生姚家傲看到后，激发了他一个大胆的想法：“有没有可能，我们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？”

空气中明明有水，可人们却难以利用。这一场景也成了姚家傲与团队成员共同开启“极端环境净水材料”研发的原点。“那一刻我意识到，如果能设计出一种不依赖电力、不依赖设备、只靠自然条件就能吸附并净化空气中水分的材料，也许就能帮这些地方真正的解决‘喝水难’的问题。”姚家傲说。

于是，姚家傲和团队成员从植物“空气草”中汲取灵感，这种植物能在干旱气候中吸收雾气存活。通过模仿其叶片的非对称结构，团队成功开发出一种“双面性”POPs膜材料，一面粗糙亲水负责集水，一面光滑疏水用于保水。历经无数次实验失败后，终于制成第一张真正能“喝空气”的功能膜。在那张膜上，第一滴“雾水”凝结而下，落入烧杯。看似微小的一滴，却开启了团队“膜法净水”的征途。

极端环境大气集水“POPs”膜实物

空气集水的成功让团队备受鼓舞，也引发了他们的第二个思考：如果这套技术能用于沙漠，那海岛呢？“很多海岛居民也没水喝，但他们周围全是海。”团队成员刘炜说。他们意识到：大气膜只能解决一类水问题，而极端环境中，像海岛、盐湖这样“水很多但都不能喝”的情况同样普遍。

于是，团队决定开始挑战海水淡化的新课题。他们继续坚持低能耗、材料型解决路径。“白天有太阳，晚上有海浪，如果我们能把这些自然能量变成‘蒸汽’，是不是能让海水自己‘变清’？”带着这个大胆想法，团队开始了新的设计。他们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”。阳光转化为热，蒸发海水；海浪震动时产生微电场，加速水分子分离。为了测试膜的效果，团队带着设备上岛实测，在炎炎烈日下反复调试参数。测试结果也证实了这套设备能够在自然能驱动下稳定产出可饮水，这一探索不仅拓展了空气膜的应用逻辑，更打开了“材料驱动能源”的全新视角。

团队成员在户外实地场景做测试

随着研究的深入，团队关注到第三类极端场景：高盐、高污染的盐湖地区。他们发现，传统纳滤膜在这类环境中极易被堵塞、污染，使用周期极短。于是提出更进一步的挑战：能否开发一种具备“抗菌自清洁”能力的膜材料，让其在极端环境中依然保持稳定净化性能？通过不断的试验，团队创新性地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，防止生物膜形成。同时，膜体具备良好的孔隙结构，确保盐分拦截和水通量的平衡。最终经过反复测试，团队成功设计出一款适用于盐湖等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。

从一滴空气水开始，延伸到海水、再到盐湖水，东华大学这支年轻的团队把每一个极端环境中的“水难题”都转化为“材料命题”。目前，团队的三类POPs功能膜产品——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。相关科研成果也相继发表于《德国应用化学》（Angewandte Chemie）等权威学术期刊。

“未来，我们希望通过材料的创新不断拓宽水资源的应用边界，推动全球自然水资源开发方式的绿色转型。”团队队长姚家傲说。

原标题：《东华学子研发“膜”法净水术 破解极端环境取水难题》

栏目编辑：马丹

来源：作者：新民晚报 张炯强