近年来，全球气候变化引发了极端天气条件的增加，包括干旱、风暴和强降水。热浪变得越来越普遍，全球气温也在上升。Perkins-Kirkpatrick等人[1]指出，2023年全球发生了热浪，许多地区的热浪天数超过了1991-2020年的平均水平，包括南美洲、中美洲、北美洲、欧洲、非洲和亚洲。此外，全球气温的升高和全球陆地蒸散量的增加自20世纪50年代以来与全球范围内突发性干旱的普遍发生有关[2]。另一方面，Wasko等人[3]认为，气温升高将增加极端降雨事件的强度，并指出包括北美洲、欧洲、大洋洲和南部非洲在内的许多地区的降雨峰值正在增加。Moon等人[4]展示了2010年代东亚地区降水极值的突然增加。这种天气条件可能导致经济损失，极端降水还会损坏建筑物外壳并影响室内环境。
维持室内适当的湿度水平对人类舒适度和健康非常重要。美国供暖、制冷和空调工程师协会（ASHRAE）建议将室内相对湿度（RH）保持在40%到65%之间以获得舒适度[5]。低湿度（<30%）可能会刺激眼睛和呼吸系统，而高湿度（>70%）则会促进霉菌和尘螨的生长，这些都会引发哮喘和过敏反应[6]。这两种情况都会影响病毒和细菌的存活和传播，从而增加呼吸道感染的发生率[7]。此外，在某些类型的建筑物中，如需要保护文物的博物馆，维持稳定的湿度水平尤为重要，因为湿度的波动可能会造成与不适当湿度水平相当的损失[8]。各种指南通常建议遗产建筑和博物馆的RH容差范围为±(5–10)%[9]。
湿度控制是供暖、通风和空调（HVAC）系统的一项基本功能，用于除湿的HVAC系统的能耗占30%到50%[10]。机械除湿系统，如蒸汽压缩制冷系统，通常通过将空气冷却到露点温度以下然后重新加热来降低空气中的湿度，从而实现舒适条件，但这会导致总能耗显著增加[11,12]。因此，已经开发了多种独立的除湿技术来减少这一过程中与蒸汽压缩系统相关的能耗。然而，这些技术在有效调节室内湿度环境方面存在明显的局限性（表1）。此外，在室外绝对湿度较低的地区，加湿过程对室内环境质量也非常重要[13]。传统的加湿方法分为等温和绝热两种，这两种方法都依赖于高品位的热能，导致能耗较高[14]。利用含有吸湿材料的建筑外壳组件进行被动湿度控制已成为满足日益增长的室内湿度调节需求的有希望的解决方案。许多研究调查了吸湿材料在住宅建筑[15]、博物馆[16]以及历史和遗产建筑[17]中的有效性和节能潜力。先前的研究表明，在每小时0.1-1次空气交换（ACH）的通风率下，吸湿材料有可能将卧室的峰值RH水平降低20%-35%[18]。Osanyintola和Simonson[19]证明，当与控制良好的HVAC系统结合使用时，吸湿材料可以分别减少高达5%和30%的供暖和制冷能耗。Zhang等人[20]进一步报告，在温带和半干旱气候条件下应用吸湿材料时，可以实现大约25%-30%的能耗节省。
大量研究主要采用穷举法来研究合成方法和原材料组成对吸湿材料热湿性能的影响。这些研究对提高吸湿材料的热湿性能做出了重要贡献。然而，这些研究依赖于大量的试错优化，由于需要大量的预算用于原材料采购和实验管理，因此存在时间和资源限制[26,27]。此外，包括实验测试和数值模拟在内的多种性能评估方法往往受到材料属性、实验条件和模型复杂性的限制[28],[29],[30]，使得它们无法充分代表实际场景，如长期运行和动态热湿边界条件。当前的研究领域缺乏系统性的框架来整合这些发现，这阻碍了吸湿材料在设计和实际应用方面的发展。
为此，本研究旨在系统地回顾和全面评估当前关于吸湿材料的研究，如图1所示。分析首先从评估吸湿材料水分缓冲能力的实验方法开始，这有助于用户理解水分缓冲能力的概念并提供具体的测量条件。随后的分析探讨了热湿性能及其影响因素之间的关系，介绍了与材料水分缓冲能力相关的热湿性能和微观结构特征，有助于阐明水分缓冲能力的潜在机制。最后，讨论扩展到了预测吸湿材料在其周围环境中的热湿性能的计算方法，这可以在材料属性和周围湿度环境之间建立联系。
这可以建立一个涵盖“评估-表征-机制-模型”的连贯知识链。关于评估和表征的讨论表明，有必要建立测量和评估材料热湿性能和孔结构特征的共识和标准化框架，以便在不同材料之间进行比较评估，从而有助于为各种应用场景选择吸湿材料。此外，对潜在机制的讨论有助于确定影响材料水分缓冲能力的关键因素，这可能有助于寻找材料设计和合成的优化路径。此外，对模型的讨论有可能改善吸湿材料与其周围环境在相对湿度和房间配置（如布局、通风率）变化条件下的相互作用预测。因此，建立这一知识链对于支持吸湿材料在设计和应用方面的进一步发展具有重要意义。
具体来说，本综述的结构如下。第2节描述了用于文献检索、筛选和分析的方法。第3节介绍了吸湿材料的类别，并概述了材料水分缓冲能力的测量和评估方法。第4节讨论了热湿性能之间的关系以及这些性能与材料孔结构之间的相关性，并进一步研究了水分吸附的机制。第5节回顾了用于预测建筑物室内湿度的水分缓冲能力模型的发展。最后，第6节总结了剩余的挑战并概述了未来研究的方向。本综述的主要目标有两个：首先，总结现有的研究发现；其次，为改进吸湿材料的性能评估及其在现实世界中的应用提供实用建议。综述的概念框架包括两个相互关联的研究路径：水分缓冲能力的评估和使用吸湿材料对建筑物湿度进行建模，这两者通过材料的热湿性能联系在一起。
