Gel Kos Rendah Menuai Air Minuman Dari Udara Gurun Kering

Penyelidik telah membangunkan filem gel kos rendah yang boleh menarik air dari udara walaupun dalam iklim kering seperti padang pasir.

Lebih daripada a sepertiga penduduk dunia tinggal di tanah kering, kawasan yang mengalami kekurangan air yang ketara. Jurutera dan saintis di The University of Texas di Austin telah membangunkan penyelesaian unik yang boleh membantu orang ramai di kawasan ini mengakses air minuman bersih.

Para penyelidik membangunkan filem gel kos rendah yang terdiri daripada bahan yang banyak yang boleh menarik air dari udara walaupun dalam iklim yang paling kering. Bahan yang memudahkan tindak balas ini berharga hanya $2 sekilogram, dan satu kilogram boleh menghasilkan lebih daripada 6 liter (~1.6 gelen) air sehari di kawasan yang mempunyai kelembapan relatif kurang daripada 15% dan 13 liter (~3.4 gelen) di kawasan dengan kelembapan relatif sehingga 30%.

Beg Filem Tangkap Air

Contoh bentuk berbeza yang boleh diambil oleh filem penangkap air. Kredit: Universiti Texas di Austin / Sekolah Kejuruteraan Cockrell

Penyelidikan ini dibina berdasarkan penemuan terdahulu daripada pasukan penyelidik, termasuk keupayaan untuk menarik air keluar dari atmosfera dan aplikasi teknologi itu untuk mencipta tanah yang menyiram sendiri. Walau bagaimanapun, teknologi ini direka bentuk untuk persekitaran kelembapan yang agak tinggi.

“Kerja baharu ini adalah mengenai penyelesaian praktikal yang boleh digunakan oleh orang ramai untuk mendapatkan air di tempat paling panas dan kering di Bumi,” kata Guihua Yu, profesor sains bahan dan kejuruteraan mekanikal di Jabatan Kejuruteraan Mekanikal Cockrell School of Engineering. “Ini boleh membenarkan berjuta-juta orang tanpa akses yang konsisten kepada air minuman untuk mempunyai peranti penjanaan air yang ringkas di rumah yang mereka boleh kendalikan dengan mudah.”

Kertas baru itu diterbitkan pada 19 Mei 2022, dalam jurnal Komunikasi Alam Semula Jadi.

Bentuk Filem Tangkapan Air

Filem penangkap air dengan mudah boleh dibentuk menjadi pelbagai bentuk. Kredit: Universiti Texas di Austin / Sekolah Kejuruteraan Cockrell

Para penyelidik menggunakan selulosa boleh diperbaharui dan bahan dapur biasa, gusi konjac, sebagai rangka hidrofilik (tertarik kepada air) utama. Struktur pori terbuka gusi mempercepatkan proses menangkap lembapan. Satu lagi komponen yang direka bentuk, selulosa responsif termo dengan interaksi hidrofobik (tahan air) apabila dipanaskan, membantu membebaskan air yang terkumpul serta-merta supaya input tenaga keseluruhan untuk menghasilkan air diminimumkan.

Percubaan lain untuk menarik air dari udara padang pasir lazimnya memerlukan tenaga dan tidak menghasilkan banyak. Dan walaupun 6 liter tidak berbunyi, para penyelidik mengatakan bahawa mencipta filem yang lebih tebal atau katil penyerap atau tatasusunan dengan pengoptimuman secara drastik boleh meningkatkan jumlah air yang mereka hasilkan.

Proses Mencipta Filem Menangkap Air

Proses mencipta filem penangkap air daripada ramuannya. Kredit: Universiti Texas di Austin/Cockrell School of Engineering

Reaksi itu sendiri adalah mudah, kata para penyelidik, yang mengurangkan cabaran untuk meningkatkannya dan mencapai penggunaan besar-besaran.

“Ini bukan sesuatu yang anda perlukan ijazah lanjutan untuk digunakan,” kata Youhong “Nancy” Guo, pengarang utama di atas kertas dan bekas pelajar kedoktoran di makmal Yu, kini seorang penyelidik pasca doktoral di Massachusetts Institute of Technology. “Ia cukup mudah bahawa sesiapa sahaja boleh membuatnya di rumah jika mereka mempunyai bahan.”

Filem ini fleksibel dan boleh dibentuk dalam pelbagai bentuk dan saiz, bergantung kepada keperluan pengguna. Membuat filem hanya memerlukan prekursor gel, yang merangkumi semua bahan yang berkaitan dituangkan ke dalam acuan.

Peranti untuk Menangkap Air Dari Udara

Peranti prototaip untuk menangkap air dari udara menggunakan filem baharu. Kredit: Universiti Texas di Austin / Sekolah Kejuruteraan Cockrell

“Gel mengambil masa 2 minit untuk ditetapkan dengan mudah. Kemudian, ia hanya perlu dikeringkan dengan beku, dan ia boleh dikupas dari acuan dan digunakan serta-merta selepas itu,” kata Weixin Guan, pelajar kedoktoran dalam pasukan Yu dan penyelidik utama kerja itu.

Rujukan: “Filem polimer super higroskopik boleh skala untuk penuaian lembapan yang mampan dalam persekitaran gersang” oleh Youhong Guo, Weixin Guan, Chuxin Lei, Hengyi Lu, Wen Shi dan Guihua Yu, 19 Mei 2022, Komunikasi Alam Semula Jadi.
DOI: 10.1038/s41467-022-30505-2

Penyelidikan itu dibiayai oleh Agensi Projek Penyelidikan Lanjutan Pertahanan Jabatan Pertahanan AS (DARPA), dan air minuman untuk askar di iklim gersang adalah sebahagian besar projek. Walau bagaimanapun, para penyelidik juga membayangkan ini sebagai sesuatu yang orang ramai suatu hari nanti boleh membeli di kedai perkakasan dan digunakan di rumah mereka kerana kesederhanaannya.

Yu mengarahkan projek itu. Guo dan Guan mengetuai usaha percubaan untuk sintesis, pencirian sampel dan demonstrasi peranti. Ahli pasukan lain ialah Chuxin Lei, Hengyi Lu dan Wen Shi.

We would like to thank the author of this post for this remarkable material

Gel Kos Rendah Menuai Air Minuman Dari Udara Gurun Kering


Visit our social media accounts as well as other related pageshttps://paw6.info/related-pages/