海绵理论

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关键词：海绵特性、吸水率、海绵性质与应用、海绵城市、海绵理论
海绵是一种多孔材料，具有良好的吸水性，能够用于清洁物品。人们常用的海绵由木纤维素纤维或发泡塑料聚合物制成。另外，也有由海绵动物制成的天然海绵，大多数天然海绵用于身体清洁或绘画。另外，还有三类其他材料制成的合成海绵，分别为低密度聚醚（不吸水海绵）、聚乙烯醇（高吸水材料，无明显气孔）和聚酯。
吸水材料，亦称高吸水树脂，是具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀又能保持住水分不外流的合成树脂，如淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酞胺、高取代度交联梭甲基纤维素、交联竣甲基纤维素接枝丙烯酞胺、交联型轻乙基纤维素接枝丙烯酞胺聚合物等。
高吸水树酯也是人造海绵的一种，符合海绵的基本特性。
吸水率是表示物体在正常大气压下吸水程度的物理量。可以分为质量吸水率Wm与体积吸水率Wv：质量吸水率Wm是指材料吸水饱和时，所吸收水分的质量占干燥材料质量的百分数或倍数。体积吸水率Wv是指材料吸水饱和时，所吸水分的体积占干燥材料体积的百分数或倍数。
高吸水树脂（Super Absorbent Polymer，SAP）是一种新型功能高分子有机材料。具有亲水基团、能大量吸收水分而溶胀，同时又能保持住水分不外流的合成树脂，如淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物等，一般可以吸收相当于树脂体积100倍以上的水份，最高的吸水率可达1000倍以上。
海绵可以快速大量吸收水份，同时可以自行或外力、外界环境的作用下缓慢释放水份，达到为补充环境水的需要。海绵由于吸水作用，可以用于清理环境的水份，作为医用清洁材料，作为生活清洁用具等；海绵吸附大量水份后，用于补充农业用水，用于农业生产的花木、树苗等的种植中；由于海绵吸水体积增大，可以起到堵漏的作用，因此也可以作为堵漏材料。海绵在工农业生产与日常生活中应用广泛。
海绵城市即弹性城市，面对水环境变化时可以从容应对，充分应用和保护自然的应对能力，增强城市的适应能力。海绵城市在适应环境变化和应对自然灾害等方面具有良好的“弹性”，下雨时吸水、蓄水、渗水、净水，需要时将蓄存的水释放并加以利用。
海绵城市建设遵循生态优先原则，将自然途径与人工措施相结合，在确保城市排水防涝安全的前提下，最大限度地实现雨水在城市区域的积存、渗透和净化，促进雨水资源的利用和生态环境保护，对传统排水系统的一种“减负”和补充，最大程度地发挥城市本身的作用。在海绵城市建设过程中，统筹自然降水、地表水和地下水的系统性，协调给水、排水等水循环利用各环节，并考虑其复杂性和长期性。通过海绵城市建设，最大限度地减少城市开发建设对生态环境的影响，将70%的降雨就地消纳和利用。建海绵城市就要有“海绵体”。城市“海绵体”既包括河、湖、池塘等水系，也包括绿地、花园、可渗透路面这样的城市配套设施。雨水通过这些“海绵体”下渗、滞蓄、净化、回用，最后剩余部分径流通过管网、泵站外排，从而可有效提高城市排水系统的标准，缓减城市内涝的压力，真正做到对传统排水系统的“减负”，同时做好防旱准备。
能够利用基体进行吸收大量水份，同时保持原来的固态状态；能够利用基体吸收大量另外物质与质量，同时保持原有的物质状态，这种能力称为海绵效应。海绵的性质决定吸收另外物质的能力是有限制的，不能无限的吸收。海绵理论说明吸收或同化物质的能力是有限制的，但上限却有着足够大的想象空间，这是理论上对自然与社会的限制。
例如磁铁可以吸引铁、钴、镍等金属，可以吸收自身质量数倍甚至数十倍的物质，但也有倍数的局限。
海绵需要基体进行同化或吸收，才能沿原先的轨道进行下去，并且吸收后的物质不能随时间改变也不会同化为基体物质，只有有生命的有机体才能同化吸收物质，并具有再次吸收同化的能力。