
水蒸氣在受限幾何空間中的凝結現象被稱為毛細凝結(capillary condensation),是一項影響深遠的基礎物理現象。雖然親水性孔隙可在不輸入外部能量的情況下,使未飽和水蒸氣形成液態水,但這些凝結水通常會被束縛在孔隙內部,因而限制了其實際應用價值。對此,本研究探討了一種新型的「親疏水兩性(amphiphilic)奈米孔隙聚合物滲透奈米顆粒薄膜」,該薄膜能在等溫與未飽和的條件下,同時實現液態水的凝結與釋放。藉由調控聚合物的比例與奈米顆粒的尺寸,我們成功優化了水蒸氣的凝結與水滴形成程序。當蒸氣壓升高時,薄膜內部的空隙會被凝結水填滿,隨後這些水分會以微觀水滴的形式滲出至薄膜表面。這種獨特的行為得益於聚合物疏水性與毛細管作用力之間的平衡,揭示了親疏水兩性奈米結構如何驅動並實現易於汲取的水資源收集。本研究成果為無需外部能量輸入、具備高能效的水資源汲取與熱管理材料研發,提供了關鍵的設計見解。