来自新加坡国立大学（NUS）的研究人员创建了一种能够通过新型水凝胶从空气中抽水从而达到自给自足的植物耕作系统，研究团队将这套系统命名为SmartFarm，并希望未来的耕作模式能够因为这项技术有新的根本性变革。
SmartFarm
NUS在周三（4月14日）的媒体发布会上说，以铜为基础的水凝胶可以吸收三倍于重量的水分，并有可能被用于在太空中种植食物。
这项名为SmartFarm的太阳能设备是利用水凝胶收集的水每天灌溉植物，无需人工干预，该项目的负责人、纽约大学材料科学与工程系助理教授谭世清(Tan Swee Ching)说。
研究适用环境
谭教授说：“这是在不久的将来缓解水和粮食短缺方面迈出的重要一步。”
助理谭教授补充说， SmartFarm “极大地减少了对淡水的刺激需求，适合于大型屋顶耕作等城市农业技术。”
NUS说，使用该设备，该团队能够培育康康或菠菜。
该大学补充说，水凝胶收集的水也符合世界卫生组织的饮用水标准。
仪器工作过程
SmartFarm由一个容器组成，很像一个有可移动盖子的鱼缸。水凝胶被放置在一个扁平的矩形托盘中。
当相对湿度较高时，盖子会打开，使水凝胶获得水分。
在白天，盖子关闭，限制了水蒸气，并允许水滴形成在外壳的表面。
一旦所有储存在水凝胶中的水分被释放，盖就会自动打开。盖上的水滴然后落在土壤上灌溉植物。
NUS说，在自然阳光下， 1G的水凝胶每小时释放2.24克的水。
研究方向
去年， NUS团队与夏威夷空间探索模拟和模拟设施合作，测试天基农业中的水凝胶。
在11月至12月的一次模拟月球任务中，水凝胶被用于控制小型实验温室的湿度，以种植和维持可食用的微绿色向日葵植物和宇航员的陆地菜的作物。
该大学说：“这些水耕植物提供了一种受欢迎的新鲜补充，补充了为大部分任务提供的冻干食品。”
Tan助理教授说，研究小组希望探索其他潜在的空间应用。NUS补充说，研究人员还在讨论该设备的其他商业用途。
国大气凝胶研究
去年2020年10月16日国大在 Science Advances发表了关于空气吸水材料的研究发现。
新加坡国立大学电气与计算机工程系的何锦韦教授领导的一个研究小组创造了一种气凝胶，一种密度很低的固体材料。
在显微镜下，它看起来像一块海绵，但不必挤压它来释放它从空气中吸收的水分。它也不需要电池。在潮湿的环境中，一千克新材料一天能产生17升水。
类似于蛇形的分子聚合形成气凝胶，这种特殊的长链聚合物具有复杂的化学结构，可以在吸水和拒水之间不断切换。
这种“智能”气凝胶能自主地从空气中收集水分子，将其浓缩成液体并释放出水。当有阳光时，智能结构可以通过转变为完全憎水状态，进一步促进水分释放。
进入气凝胶的95%的水蒸气以水的形式排出。在实验室测试中，气凝胶连续几个月不停地产生水。
新研制的一公斤新凝胶的生产成本约为20美元，但研究人员预计，随着需求的增加，成本将进一步下降。NUS的研究和孵化团队目前正在与行业合作伙伴进行谈判，以探讨进一步商业化的可能。
国外其他同类研究
来自德克萨斯大学奥斯汀分校的工程师发明一种新材料，其由1:3的重量比的亲水水凝胶和天然沙土组成。它被叫做SMAG土壤，SMAG全称super moisture absorbent gels（超级吸水凝胶）。
工程师一开始将这种凝胶和沙子研磨在一起并在研磨过程中慢慢加入水。然后将这种干混合物放入温度为 90℃的真空炉中12小时进而形成固体堆。然后再把这个堆碾碎并最终得到松软的块状土。
当将这个土块放在户外的田地里，凝胶就会从相对潮湿凉爽的夜间空气中吸收水分。据悉，一克土壤可以吸收约3到4克的水。在白天温度更高的时候，这种凝胶将储存的水分释放到土壤混合物的其他部分，这些水分可以被植物的根吸收。
对于某些作物，据称0.1到1公斤的SMAG土壤可以提供足够的水分来灌溉约1平方米的农田。这种土还有另外一个好处是，白天从土壤中蒸发出来的水分会使作物周围的大气更加湿润，所以在晚上可以从空气中吸收更多的水分。
在户外种植箱中进行的测试发现，四周后，SMAG土壤保留了开始时约40%的水分。相比之下，普通沙土的控制箱在一周后只保留了20%的水分。
另外，在SMAG土壤中种植的一批萝卜在开始灌水一次后均存活了14天。而另一边，种植在平原沙土中的萝卜在最初的四天灌溉期结束后两天内全部死亡。
相关研究报告已发表在《ACS Materials Letters》上。
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