Το gel συγκομιδής νερού λειτουργεί σε χαμηλά επίπεδα υγρασίας PlatoBlockchain Data Intelligence. Κάθετη αναζήτηση. Ολα συμπεριλαμβάνονται.

Το gel συγκομιδής νερού λειτουργεί σε χαμηλά επίπεδα υγρασίας

Χρονική σήμανση: 20 Ιουνίου 2022 12:12 μ.μ.

Ερευνητές στις ΗΠΑ σχεδίασαν ένα βιώσιμο πολυμερές gel που μπορεί να συλλέξει μεγάλες ποσότητες νερού από τον περιβάλλοντα αέρα, ακόμη και σε συνθήκες χαμηλής υγρασίας. Δημιουργήθηκε από Youhong Guo και συνεργάτες στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Όστιν, το υλικό χαμηλού κόστους συνδυάζει φυτικές ίνες που απορροφούν νερό με κυτταρίνη, η οποία διώχνει το νερό όταν θερμαίνεται.

googletag.cmd.push (function () {googletag.display ('div-gpt-ad-3759129-1');});

Πολλά μέρη του κόσμου αντιμετωπίζουν κάποιο βαθμό λειψυδρίας και το πρόβλημα αναμένεται να αυξηθεί με την αύξηση της υπερθέρμανσης του πλανήτη. Η εξαγωγή υγρασίας απευθείας από την ατμόσφαιρα θα μπορούσε να προσφέρει σε εκατομμύρια ανθρώπους ζωτικής σημασίας πρόσβαση σε καθαρό νερό. Οι ερευνητές έχουν ήδη αναπτύξει μια ποικιλία διαφορετικών πορωδών υλικών που μπορούν να αιχμαλωτίσουν και να απελευθερώσουν την υγρασία κατόπιν ζήτησης - αλλά συχνά απαιτούν συνθήκες υγρασίας. Στις ξηρές περιοχές, που τώρα φιλοξενούν πάνω από το ένα τρίτο του παγκόσμιου πληθυσμού, οι υπάρχουσες τεχνικές υποφέρουν από χαμηλή πρόσληψη νερού και υψηλή ζήτηση ενέργειας.

Για να αντιμετωπίσει αυτή την πρόκληση, η ομάδα του Guo ανέπτυξε ένα νέο πολυμερές υλικό, που περιέχει ένα υβρίδιο κόμμι konjac (KGM) - μια φυτική ίνα που χρησιμοποιείται ευρέως στην ασιατική κουζίνα - και υδροξυπροπυλοκυτταρίνη (HPC). Αυτή η μήτρα πολυμερούς περιέχει επίσης ένα ομοιόμορφα διασκορπισμένο διάλυμα χλωριούχου λιθίου - ένα άλας που συγκρατεί την υγρασία.

Μεγάλη επιφάνεια

Μέσα στο υλικό, το υδρόφιλο KGM έχει μια ιεραρχικά πορώδη δομή. Αυτό παρέχει μια μεγάλη επιφάνεια συλλογής νερού, ενώ επιτρέπει επίσης στους υδρατμούς να περάσουν γρήγορα μέσα από τη δομή. Όταν θερμαίνεται, το HPC υφίσταται μια αλλαγή φάσης και οι προηγουμένως ευθείες πολυμερείς ίνες του συστέλλονται σε άμορφα, στριμμένα σχήματα. Κατά τη διαδικασία, οποιαδήποτε υγρασία στις ίνες KGM απελευθερώνεται γρήγορα.

Ο Guo και οι συνεργάτες του έχουν δείξει ότι σε 14-24 κύκλους πρόσληψης και απελευθέρωσης νερού σε ξηρές συνθήκες, 1 κιλό γέλης μπορεί να παράγει περισσότερα από 6 λίτρα νερού την ημέρα σε σχετική υγρασία 15%. Σε σχετική υγρασία 30% μπορεί να παραχθεί έως και 13 λίτρα την ημέρα.

Οι ερευνητές έδειξαν επίσης ότι το πολυμερές μπορεί να παραχθεί εύκολα μέσω μιας φιλικής προς τον χρήστη μεθόδου χύτευσης, όπου ένας πρόδρομος πηκτής που περιέχει και τα τρία συστατικά αναμιγνύεται και χύνεται σε ένα καλούπι. Μετά από 2 λεπτά, το μείγμα λυοφιλοποιείται και ξεφλουδίζεται από τη φόρμα, έτοιμο για χρήση αμέσως.

Επιπλέον, τα τρία συστατικά του υλικού είναι άφθονα και μπορούν να ληφθούν με βιώσιμο τρόπο. Συνολικά, τα συστατικά κοστίζουν μόλις 2 $ ανά κιλό. Η ομάδα του Guo ελπίζει ότι το χαμηλό κόστος και η απλότητα της παραγωγής θα σημαίνει ότι το gel μπορεί να παραχθεί εμπορικά. Προβλέπουν ότι πολύ μεγαλύτερες ποσότητες νερού θα μπορούσαν να συλλεχθούν εύκολα με την κατασκευή παχύτερων μεμβρανών και την εισαγωγή απορροφητικών κλινών στο πήκτωμα.

Η έρευνα περιγράφεται στο Nature Communications.

Ο ορθοστάτης Το gel συγκομιδής νερού λειτουργεί σε χαμηλά επίπεδα υγρασίας εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε Κόσμος Φυσικής.

Σφραγίδα ώρας:

Περισσότερα από Κόσμος Φυσικής