复合调湿材料的研究现状及最新进展

郑旭，袁丽婷

（浙江理工大学建筑工程学院，浙江杭州310018）

推进节能减排的科技创新和能源的高效利用已经成为全球共识。能源界研究表明建筑能耗可达社会总能耗的40%，其中约一半的建筑能耗来自空调系统[1-2]。空调系统的负荷主要分为显热负荷（制冷/制热）和潜热负荷（除湿），而潜热负荷可占空调系统总能耗的40%乃至更多[3]。因此，建筑节能是节能减排的工作重点，而发展高效、舒适、节能的除湿技术是实现建筑节能的重要一步。

传统的冷凝除湿法应用广泛，但能耗较大且无法保证舒适的送风品质[4]。近年来，转轮除湿、溶液除湿、薄膜除湿等可利用废热或可再生能源的主动除湿技术逐渐发展起来，但仍存在结构复杂、体积庞大、机械运行噪声污染以及设备的初投资、运行和维护成本大等不足，而且常需要附加热源驱动[5]。利用调湿材料吸放湿特性来调节室内湿度的被动除湿技术，无需任何机械设备和能源消耗，是一种生态环保的建筑节能技术，逐渐成为国内外学者的关注热点[6-8]。

调湿材料种类众多，根据调湿基材、调湿机理、基材获取方式的不同，大体可分为无机类、有机类、生物质类和复合类4 大类[9]。其中无机类主要包含硅胶、无机盐和无机矿物3类。硅胶的多孔结构和表面上存在的大量羟基使其能吸收自身重量一半的水分，但较宽的孔径分布极大地限制了其对湿度的自控能力[10]。无机盐类湿度调节范围广，但常温下易潮解，且存在腐蚀被调环境的隐患[11]。沸石、蒙脱石、海泡石、高岭土、硅藻土等无机矿物微孔发达、比表面积大、吸附能力强且取自天然，制造成本低，但湿容量普遍较小，调湿区间窄[12]。有机高分子材料通过表面官能团与水分子间的作用力调节湿度，较无机类材料吸湿容量大，且能制成粉状、膜状、粒状等不同形式，可用于不同应用场所，但放湿性能较差[13]。生物质类调湿材料以生物质废弃物为主要原料，绿色环保，但易受环境温度和材料种类的限制[14]。

可以发现，单一类别的调湿材料难以同时具备较高吸湿容量、较快吸放湿速度的要求。因此国内外学者们展开不同类型调湿材料的复合研究，以提升其吸湿性能。王吉会等[15]对2007 年前报道的复合调湿材料的制备方法、调湿特性和调湿机理等进行了归纳总结。然而近十年来，材料学科发展日新月异，关于各类新型复合调湿材料的研究层出不穷。因此，本文就近十年来复合调湿材料的研究现状以及最新进展进行详细的归纳和总结。

1 调湿性能评价指标

调湿材料能通过感应待调空间温度和湿度的变化，依靠自身对水分子的吸附和脱附性能，实现对空气相对湿度的自动调节。调湿材料的调湿原理可以通过图1(a)的平衡吸放湿曲线阐述。当待调空间相对湿度高于φ2时，调湿材料从空气中吸取水分，阻止待调空间相对湿度的增加；当待调空间相对湿度低于φ1时，调湿材料放出水分，阻止待调空间相对湿度的下降[16]。即只要调湿材料的含湿量处于Ul～U2之间，室内空气相对湿度就能自动维持在φ1和φ2之间。可以发现，对于理想的调湿材料，其平衡吸湿和放湿曲线间的滞后环区间越小，φ1和φ2之间斜率越大，并且当φ1和φ2在40%RH～60%RH之间时，则可以使待调空间相对湿度维持在一个舒适的范围。

图1 等温吸附线

IUPAC（国际理论与应用化学联合会）将现有材料的水蒸气等温吸附线分成6大类[17]，具体如图1(b)所示。Ⅰ型等温线对应超亲水材料，这类材料在极低相对压力下吸水量陡增。具有Ⅱ型或Ⅳ型曲线的物质也被归类为亲水性材料，这些材料在低、中段相对压力区间就有着较大的吸水量。此外，亲水性材料还包括那些不常见的、有着阶梯状的Ⅵ型等温线的材料。而具有Ⅲ型曲线形态的材料通常被认为是疏水的或低亲水的，这类材料中、低段相对压力下吸水量很小，只有在相对压力接近1时，吸水量才突增。和Ⅲ型等温线类似，Ⅴ型等温线在低相对压力下吸水量也很低，但不同的是，Ⅴ型等温线在中间相对压力段有着明显的S形曲线，这意味着吸水量在某一较窄相对压力区间内突然上升。

结合调湿材料的调湿原理，可以发现理想的调湿材料应具有Ⅴ型平衡吸放湿曲线。这是因为具有Ⅰ、Ⅱ和Ⅳ型等温线的材料亲水性较高，在较低相对压力区间也有着较大的吸水量；而对于Ⅲ型等温线的材料，吸水量通常在较高相对压力下才发生。这些材料难以使待调空间相对湿度维持在一个较窄的中段相对压力范围。

为了更充分地表征调湿材料调湿性能的好坏，国内外学者提出相应的评价方法，如表1所示。可以发现，现有的调湿材料调湿性能评价指标各有优缺点，需要根据调湿材料自身特性以及实验测试工况选择合适的评价指标进行理论分析。

在接下来的章节中，将对近十年报道的各类复合调湿材料进行全面的归纳和总结。复合调湿材料的研究主要集中于无机-无机类复合，无机-有机类复合、无机-生物质类复合以及有机-生物质类复合4大类，如图2所示。

图2 复合调湿材料分类

2 无机-无机类

无机类调湿材料种类繁多，主要包含硅胶、无机盐和无机矿物3类调湿材料，这3类调湿材料各有优缺点，硅胶和无机矿物发达的孔隙结构正好弥补了无机盐吸湿后易潮解、盐溶液溢出腐蚀周围环境的隐患，因此，一系列无机矿物-无机盐、硅胶-无机盐复合调湿材料被研制出来。此外，常见报道的无机-无机类复合调湿材料还包括通过对沸石、蒙脱石、海泡石、高岭土、硅藻土等两种或多种无机矿物进行混合、烧结等处理，制备出具有更优孔隙结构的无机矿物-无机矿物复合多孔调湿材料。

2.1 无机矿物-无机盐

无机盐改性的无机矿物复合调湿材料主要通过将无机矿物浸渍到无机盐溶液，再辅以加热、搅拌、微波等一种或多种手段进行合成，从而实现盐颗粒成功地浸渍到无机矿物的内部孔隙中。硅藻土是一种由古代硅藻遗骸形成的硅质岩石，其化学成分主要为二氧化硅。藻壁壳存在大量有序排列的微孔结构，使其具有比表面积大、内部孔隙多、吸附性和渗透性强等优异性能[23]，此外，还具有杀菌、隔热、化学稳定性好、吸音等特性，因而是无机盐改性的首选基质[24]。孔伟等[25]分别采用氯化锂、氯化钙、氯化镁和氯化钠4种无机盐对经擦洗和酸浸提纯后的吉林临江硅藻土进行改性修饰，结果表明，受浸渍盐颗粒的影响，复合无机盐-硅藻土调湿试样的比表面积和孔体积均有所降低，但改性后复合调湿材料的吸湿性均有明显提升。经氯化锂改性的硅藻土饱和吸湿率最高（98%），氯化钙也可达90%。氯化镁略逊一筹，吸湿率为60%，氯化钙修饰的硅藻土试样最低（25%），但较纯硅藻土10%的吸湿率仍有一定提升。胡志波等[26-27]采用焙烧法制备了硅藻土/重质碳酸钙复合调湿材料，研究表明由于焙烧过程部分重质碳酸钙进入硅藻土孔隙，引起了硅藻土中大孔向介孔的转变，改善了硅藻土吸湿性能。在30℃、90%RH 测试条件下，复合调湿材料的36h 吸湿率可达14.7%，较纯硅藻土提高了3倍。

表1 现有调湿性能评价指标

沸石是一种含碱金属或碱土金属元素的铝硅酸矿物，自然界已发现的沸石有方沸石、菱沸石、钙沸石、辉沸石等40 多种，其晶体结构通常由硅氧四面体和铝氧四面体连接成架状结构，形成形状和大小不同的空腔，能选择吸附和过滤分子尺寸比孔道小的非极性/极性分子[28]。在过去的几十年里，大量与天然沸石结构和性质相似，但具有更大比表面积、更优孔隙结构、更强吸附性能的人造沸石被不断合成，被作为吸附剂、催化剂和离子交换剂使用[29]。周波等[30]通过微波辅助法强化氯化铵溶液对天然沸石进行改性，并研究了氯化铵含量、微波加热时间和功率、环境温度和湿度等参数对改性后沸石调湿性能的影响。结果表明，在100W微波辅助加热3%氯化铵溶液3min条件下，得到的改性沸石性能最佳，较天然沸石吸湿率和放湿率分别提高了25%和17%，并能将所调空间的相对湿度调控在56.8%RH～60.3%RH。之后周波等[31-32]继续对改性沸石基复合调湿材料的调湿性能进行进一步的实验研究，结果表明相比天然沸石基调湿材料，环境温度每升高10℃，采用复合调湿材料调控时间可减少5h以上；相对湿度变化±10%RH，调控时间变化不超过10h。

此外，铁硅酸盐（一般由可溶性铁盐和可溶性硅酸盐制得）、黏土烧结制品等也被用于合成无机盐改性的复合调湿材料。彭威[33]采用质量分数20%的氯化钙溶液对铁硅酸盐（以氯化铁和硅酸钠为原料制备得到）进行改性处理，结果显示，改性后复合调湿材料在中段相对湿度区间的调湿性能得到显著改善，研究还指出复合调湿材料的调湿过程是由多层分子吸附、毛细凝结和无机盐调湿等多种机理协同作用。范宏圆等[34]通过水热技术向废弃黏土砖添加30%的氢氧化钙，并在200℃下反应12h 后制得新型多孔调湿材料。研究表明，水热合成后的调湿材料试样具有不错的调湿性能，其在24h的吸湿量可达90g/m2，放湿量可达150g/m2。

2.2 硅胶-无机盐

硅胶是由二氧化硅微粒凝聚成的多孔体的总称[35]。硅胶能吸收自身质量一半的水分，但通常发生在高相对湿度范围，在相对湿度低于70%RH 区间，硅胶的吸湿能力显著下降，极大地削弱了其调湿性能[36]。通过将能精准控制湿度的无机盐调湿材料浸渍到硅胶孔隙内，可以促使硅胶基质的等温吸湿线往左移动，从而增大中间相对湿度区间（30%RH～70%RH）的吸水能力[37]。

Simonova 等[38]通过将介孔硅胶浸渍到硝酸钙溶液中，制成复合硅胶调湿材料，并对不同温度下复合调湿材料的平衡吸湿量进行试验研究。结果表明，较之未改性的硅胶，复合硅胶的含湿量有着明显提升，并且更适合对低温条件下密闭环境的湿度调控。郑晓红等[39]在封闭的小型环境箱对硅胶-氯化钙复合调湿材料[40-41]进行了调湿特性试验研究。复合调湿材料有着不错的高湿环境除湿、低湿环境放湿的调湿特性，但在持续多次的除湿或放湿过程中，调湿能力会有衰减，需要将其置于干燥环境进行活化再生以恢复其初始的除湿能力。张楠[42]选取浸渍无水乙醇后不破碎的B型硅胶为基质，分别浸渍到氯化锂、氯化钙、氯化镁、氯化铝4种盐溶液中，并对浸渍的盐种类和盐含量进行优选研究。结果表明，氯化锂含量为16%的复合硅胶调湿材料的吸湿量以及吸放湿速率性能最优。之后，对最优复合硅胶调湿材料在室内自然条件下密闭容器内的调湿性能进行实验研究，结果表明，复合调湿材料的吸湿量和其控制的环境相对湿度近似线性相关：当其吸湿量从10%增大到40%时，所控环境相对湿度从40%RH 变化到75%RH。张文清等[43]制备了一系列盐含量为3%～20%的复合硅胶调湿材料，并申请了相关发明专利。研究表明，针对外界环境温湿度的变化，这类复合调湿材料能迅速做出反应，并通过对水蒸气的吸附和脱附，维持环境湿度的恒定。Bu 等[44]制得不同孔径（2～3nm、4～7nm和8～10nm）的硅胶基质和不同氯化钙含量（7%、15%、20%、32%、38%）的复合硅胶，并对其平衡吸湿量和动态吸湿量进行研究，结果显示由4～7nm和8～10nm硅胶制得的复合材料的吸附量和吸附速率均有显著提升，并且随着氯化钙溶液浓度的增加而增大；对于2～3nm 的硅胶，复合材料的吸湿性能未能得到明显改善。

可以发现，通过添加无机盐调湿材料，硅胶的平衡吸湿量和调湿区间都得到了极大地改善。其中，氯化锂改性的复合硅胶调湿材料在60%RH～80%RH 相对湿度区间有着最佳吸湿容量，被广泛应用于博物馆文物、艺术品等微环境空间的湿度调控[45]。

2.3 无机矿物-无机矿物

无机矿物-无机矿物复合调湿材料通过对硅藻土、沸石、火山灰等两种或多种无机矿物调湿材料的掺杂混合等处理，从而制备出具有更优孔隙结构的复合无机多孔调湿材料[46-48]。Vu等[49]将不同比例的硅藻土和火山灰混合，通过1000～1100℃的高温烧结制得复合调湿材料。实验研究表明，硅藻土含量越大，复合材料的吸放湿性能越好。马明明等[50]通过湿混、压制和900～1050℃高温烧结过程制得由硅藻土、钾长石、黏土和滑石粉组成的复合调湿材料。研究发现，在900℃高温条件下制得的复合调湿材料吸湿量最大，较950℃和1050℃烧结条件下制得的样品分别高出35%和82%。

粉煤灰、钒铁渣等工业废渣也常被用作矿物掺合料以改性无机矿物。杨永等[51]采用烧结法制得含少量过硼酸钠添加剂的纯硅藻土-粉煤灰复合无机调湿材料。研究表明粉煤灰和过硼酸钠能提升硅藻土材料的调湿性能，且随着烧结温度的升高，复合调湿材料的吸放湿率先增大后减小。在1000℃的烧结温度下，当硅藻土、粉煤灰和过硼酸钠的质量分数分别为80%、18%和2%时，复合材料调湿性能最佳，吸湿率和放湿率分别达到7.8%和5.86%。Zheng 等[52]对掺杂粉状燃料灰的硅藻土基调湿材料的调湿性能实验研究表明，调湿材料的吸湿量总是高于放湿量，且吸湿达到平衡所需的时间也长于放湿工况。此外，调湿材料环境湿度的变化比对环境温度的变化更敏感。胡明玉等[53]基于简单成型和自然养护工艺制备出钒铁渣无机掺合料改性的复合硅藻土调湿材料。研究表明，当无机掺合料质量分数为15%～20%时，复合样品25℃下最大含湿平衡率为21%，最大吸、放湿速率可达0.073kg/(kg·d)和0.045kg/(kg·d)，调湿性能较未改性硅藻土略有下降，但强度和耐水性得到大幅提升。

3 无机-有机类

现有文献报道的无机-有机类复合调湿材料主要有无机矿物-有机类、无机盐-有机类、硅胶-有机类3类。

3.1 无机矿物-有机类

无机矿物的多孔结构能吸附和释放空气中的水蒸气，但吸湿容量大多较小，调湿性能较差，而有机高分子材料吸湿性能强，但放湿性能差。因此，通过无机矿物和有机高分子材料的交联反应，能充分发挥各自优势，得到具有大吸湿量和高吸放湿速率的复合调湿材料[54-55]。

聚丙烯酸系列有机高分子材料具有高吸湿性能，是这类复合调湿材料最常见的有机组分[56-57]。王吉会等[57]采用反相悬浮聚合法制得沸石/聚丙烯酸(钠)复合调湿材料，并对沸石、分散剂含量、中和度等合成参数对合成材料吸放湿性能的影响进行研究，实验结果表明中和度对复合材料吸放湿性能的影响最大，沸石的影响次之，分散剂的影响最小。Yang等[58]合成海泡石-丙烯酸/丙烯酰胺共聚物复合调湿材料，测试发现该材料饱和吸湿量可达自身质量的78.6%，吸湿速度快（平衡时间3.5h）。Li等[59]制成的有机膨润土-聚丙烯酸钠复合调湿砂浆较普通砂浆比表面积和孔体积更大，调湿性能更优，并可将实验空间的相对湿度控制在38%RH～62%RH 的区间。Dong 等[60]通过反相悬浮聚合法，分别将聚(丙烯酸-丙烯酰胺)与埃洛石、水滑石和海泡石3 种无机矿物复合，得到3 类复合调湿材料。通过对丙烯酸与丙烯酰胺、无机矿物含量等组分配比的研究，优化埃洛石/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)、水滑石/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)、水滑石/聚(丙烯酸-丙烯酰胺)复合调湿材料，得到3类复合调湿材料的最大吸放湿率：埃洛石复合调湿材料最优，为1.87g/g；水滑石次之，为1.25g/g；海泡石最差，为1.13g/g。Gonçalves 等[61]将超吸水树脂、多孔膨胀应石和珍珠岩掺入水泥砂浆制备出复合调湿材料，并研究不同原料含量对其调湿性能影响。

聚乙二醇、聚氨酯、天然高分子多糖如魔芋葡甘聚糖等其他吸水性聚合物和蛭石、高岭石、埃洛石等无机矿物的合成也见诸报道[62-64]。Xu等[65]合成了3种不同结构的魔芋葡甘聚糖和埃洛石纳米管的复合调湿材料，吸放湿性能测试结果表明，随着埃洛石纳米管质量的增大，复合材料的吸放湿性能先增加后下降，其含量为4%时性能最优，吸湿率和放湿率分别为117.3%和73.4%。

可以发现，无机矿物-有机高分子复合调湿材料有着不错的湿容量和调湿速度。这主要是由于有机高分子经交联聚合反应进入无机矿物的孔隙/层间中，使无机矿物的孔隙大小和层间间距有一定程度的增大[66]，另一方面得益于引入的有机高分子材料的高吸湿性能[67]。

3.2 无机盐-有机类

在吸湿性能优异的有机高分子电解质中加入无机盐是无机-有机类复合调湿材料制备的另一种常见方法[68-70]。

曹嘉洌等[71]分别合成了K2CO3、KAc 和Na2SO4不同无机盐改性的复合壳聚糖基调湿材料。研究表明，30% RH 的低湿度工况下，KAc 和K2CO3改性复合调湿材料的吸湿量差别不大，但在50%RH 和70%RH 工况下，K2CO3改性复合材料的吸湿量更佳，KAc 次之，Na2SO4最差。此外，当K2CO3质量分数为25%时，复合调湿材料在30%RH、50%RH和70%RH工况下的吸湿量分别可达11.1%、29.1%和47.6%。沈方红等[72]以羧甲基壳聚糖高分子电解质为基质，分别加入乙酸钾、碳酸钾、硫酸钠无机盐，研究表明，在30% RH～50%RH 的低湿环境下，添加乙酸钾的复合调湿材料湿容量最高，可达45.5%；而在50%RH～70%RH 的高湿环境下，由碳酸钾制得的复合试样湿容量最大。此外，随着无机盐用量的增加，复合试样的吸湿量先增大后减小。这是因为当无机盐含量较少时，试样内部离子浓度较低，不能有效地使材料表面水分进入，而当无机盐含量过大时，羧甲基壳聚糖含量就相对较少，羟基、羧基等亲水基团也随之减少。张楠等[73]以羧甲基纤维素钠（CMC）有机高分子化合物为基质，分别添加氯化锂、碳酸钾、氯化镁、氯化钙、氯化锂无机盐，并结合碳酸氢铵致孔剂制备了不同种类无机盐的羧甲基纤维素钠基复合调湿材料，并考察了无机盐种类、盐含量以及致孔剂（碳酸氢铵）用量对调湿材料性能的影响。通过对复合调湿材料吸湿量和湿容量的实验研究，发现质量分数为33%的氯化锂制得的复合材料吸湿性能最优且未出现盐析现象。此外，作者还发现添加致孔剂能改善调湿材料的孔结构，促使水蒸气均匀快速扩散，提升调湿材料的吸、放湿速率。当CMC、氯化锂和碳酸氢铵的质量比为6∶3∶4时，试样的调湿性能最佳，且能满足文物保护环境的安全性要求。Yang等[74]向聚丙烯酸钠中添加不同摩尔浓度的氯化锂盐溶液，制备出具有超强水蒸气吸附能力的复合材料，25℃下的吸湿量最高可达2.96g/g，较现有文献报道的未添加无机盐的纯聚丙烯酸钠（1.01g/g）[75]有着近2倍的提升。

可以发现，通过添加合适的吸湿性无机盐，并控制合理的盐含量，这类无机盐-高分子电解质复合调湿材料能充分发挥无机盐的高吸湿性能和高分子聚合物的强蓄水能力，从而具备优异的湿容量和较快的吸放湿速率。

3.3 硅胶-有机类

近年来，也有学者对硅胶和有机高分子聚合物的合成进行相关研究[76-77]。张浩等[78-79]和尚建丽等[80-81]以SiO2为壁材、不同脂肪酸为芯材通过溶胶-凝胶法制得粒径分布均匀、具有良好相变储湿性能的SiO2-脂肪酸复合相变调温调湿材料。随后，张浩[82]又基于RBF网络优化SiO2基复合调湿材料制备参数，使粒径分布更均匀，调湿性能试验结果表明，该复合材料在40%RH～60%RH的相对湿度区间，平衡含湿量为0.09～0.15g/g，相变温度为20.0～23.5℃。最近，朱大有等[83]利用超声波辅助溶胶-凝胶法制备改性SiO2基癸酸-棕榈酸调温调湿复合材料，发现能降低粒径尺寸，同时其在40% RH～65%RH 相对湿度范围内的平衡含湿量为0.12～0.24g/g，相变温度为20.2～23.6℃，且稳定性能良好。宗志芳等[84]通过RBF网络，对二元脂肪酸(BFA)/SiO2复合相变储湿材料进行最优热湿性能的制备工艺参数预测研究，结果表明该模型在30%RH～90%RH相对湿度区间的湿容量和相变焓的预测值与实测值的相对误差均低于2%，具有较高的精确性。

除了向有机高分子材料添加无机盐或硅胶，还有学者对无机盐、硅胶和有机高分子聚合物三者的混合物进行合成研究。Fu等[85]研制了不同浓度氯化锂溶液改性的硅胶-聚乙烯醇复合材料，在25℃、90%RH工况下，该类复合材料湿容量最高可达1.0g/g。

4 无机-生物质类

较之无机-无机和无机-有机复合调湿材料难降解的不足，生物质类复合调湿材料独有的生物亲和性和生物降解性特点，既绿色环保，又能实现资源的可持续利用，因而具有很大的发展潜力。其中，无机-生物质类主要包括无机矿物和无机盐改性的生物质复合调湿材料。

4.1 无机矿物-生物质

将海泡石、蒙脱土、硅藻土等无机矿物掺杂进杨木、泥炭藓等多孔生物质调湿材料，能有效提高生物质材料的吸湿量，并保留生物质材料的高降解性[86-87]。

尚建丽等[88]以石膏为基础胶结料，通过分别添加吸附性较好的植物纤维、活性炭和高岭土，研制出含不同掺杂物的复合调湿材料。实验结果表明，掺植物纤维的调湿材料的吸湿能力在30% RH～80%RH 相对区间明显高出掺高岭土和活性炭的材料，后期有望在石膏基础上制备成装饰兼吸湿板材。吉军等[89]制备了杨木/蒙脱土复合调湿材料，并通过单因素实验法研究不同工艺因子对复合材料吸水性能的影响，结果发现5个工艺因子对复合材料的吸水性有不同程度的影响，然而，这类生物质类复合调湿材料的湿容量和吸、放湿速度仍有待提高。胡明玉等[90]通过钒铁渣和无机助剂配制无机改性掺合料制得硅藻土/泥炭藓复合调湿材料，其25℃下最大平衡含湿可达24.9%。随后，胡明玉等[91]对内表面涂覆有0.5mm厚该复合硅藻土调湿材料的小室研究其对室内温湿度调节的效果。研究表明，密闭条件下，该材料能将小室的相对湿度维持在50%RH～60%RH；但在通风条件下，其对小室湿度调节效果减弱，但对温度仍有1～2℃的调节作用。

4.2 无机盐-生物质

将生物质类调湿材料浸入无机盐溶液或掺杂无机盐粉末，就形成了含盐的生物质基复合调湿材料[92]。

Lin 等[93]利用动物毛提取的蛋白质为原料合成的吸水剂具有很好的吸水性能，他们还研究了这种吸收剂的吸水能力与氯化钠浓度和pH 的关系。沈跃华[94]基于大量试验，以稻草、芦苇、麦杆、甘蔗渣等农作物为原料，经过一定条件下水解和羧基化处理后，得到植物纤维吸湿本体，再混合氯化钙、氯化钠等湿强剂物质，制得高效纤维复合调湿材料。这类复合调湿材料本身安全无毒，并能100%自然降解。

5 有机-生物质类

将有机高分子调湿材料引入多孔生物质调湿材料的孔隙或层间，能进一步增大生物质的孔径和层间距，使有机高分子-生物质复合调湿材料的湿容量和调湿速度较单一的有机类或生物质类调湿材料明显提高，同时仍保有一定的生物降解性[95-96]。其中，以玉米、高粱、小麦等农作物秸秆为原料，通过改性得到相应纤维素基材进而合成复合高吸水树脂的研究最常见[97-99]。孙自顺等[100]通过水溶液聚合法将丙烯酸、丙烯酰胺和苯乙烯磺酸钠三种有机物单体接枝到经研磨、酸化、抽滤等处理后的玉米秸秆基纤维素骨架中。研究表明，复合材料的吸水量、吸水速率和保水率随着玉米秸秆含量的增加而增大，当秸秆含量为10%时，制备的高吸水性树脂10min达到平衡吸水率的58%，有着不错的吸水速率；50min的吸水量高达350g/g。

除了秸秆类原料，也有学者对亚麻、核桃壳等进行相关报道。Yu 等[101]以取自亚麻纱线废物的纤维素为骨架材料，合成纤维素-P(AA-co-AM)吸水性树脂的复合调湿材料，研究表明该材料有着优异的吸水性和生物降解性。尚建丽等[102]以废弃核桃壳为原料，经过磨细、化学-物理耦合活化、微波加热等过程，制备出多孔生物质基质，之后采用真空浸渍法制备有机相变-生物质调温调湿复合材料。研究结果表明，当多孔基质的含量为40%时，复合材料的吸附量可达35%。

6 结语

利用调湿材料吸放湿特性来调节室内湿度的被动除湿技术是实现建筑节能的重要技术之一，在缓解能源危机、生态环境保护以及减少CO2排放等方面都有着较大的作用。复合调湿材料通过不同类别调湿材料的复合，极大地克服了单一调湿材料难以同时满足高吸湿容量和高吸放湿速度的要求，是今后建筑材料领域和空气调节领域的主要发展方向之一。

目前，国内外对复合调湿材料的研究主要集中于复合材料的制备工艺、调湿能力模拟与实验等方面。为了促进调湿材料与建筑的结合，研制成如调湿型绿色节能墙、调湿屋顶等，实现在住宅、写字楼等民用建筑中，以及厂房、仓库等工业建筑上的应用，从而带来较大的社会、环境和经济效益，未来仍需要在以下几个方面加强研究。

（1）通过对不同学科理论和工艺交叉领域的探索研究，研发出成本低、湿容量高、吸放湿速度快、长期使用稳定性佳的复合调湿材料。如结合分子动力学模拟进行复合调湿材料热湿传递过程微观层面的深入研究。

（2）考虑通风条件、环境温湿度源等作用因素对调湿材料性能的影响，进行建筑实际工况条件下复合调湿材料的湿容量、动态吸放湿性能的实验和模拟研究。

（3）进一步规范化调湿性能评价指标，细化调湿材料测试标准，促进统一、规范化的量化研究，以客观公正地比较各类调湿材料的调湿性能参数。

（4）建立不同地区气候、不同季节、不同建筑应用等条件下，复合调湿材料的应用效果和使用性能的评价体系。