Гель здобуде воду із повітря пустелі. Новина Безкоштовної технічної бібліотеки

НОВИНИ НАУКИ ТА ТЕХНІКИ, НОВИНКИ ЕЛЕКТРОНІКИ
Безкоштовна технічна бібліотека / Стрічка новин

Гель здобуде воду з повітря пустелі

20.06.2023

Вчені з Массачусетського технологічного інституту розробили інноваційний гель, здатний видобувати неймовірну кількість води з повітря навіть за умов низької вологості, таких як пустелі.

Цей гідрогель, створений дослідниками, має унікальну здатність миттєво абсорбувати вологу з повітря, навіть за відносної вологості всього 30%. Матеріал ефективно утримує вологу, не допускаючи її витоку, і дозволяє її сконденсувати та зібрати для використання.

Синтезований матеріал, який є прозорим і еластичним гельм, виготовлений з гідрогелю, який вже використовується в таких виробах, як одноразові підгузки, завдяки своїй здатності поглинати вологу. Однак дослідники покращили цю здатність, додавши хлорид літію - потужний вологопоглинач.

У ранніх експериментах вчені замочували гідрогелі в солоній воді і чекали, поки вони вбирають сіль. Проте процес був дуже повільним і більшість експериментів займало від 24 до 48 годин. Щоб покращити продуктивність матеріалу, інженери модифікували цю технологію, щоб підвищити його здатність вбирати сіль та воду.

Дослідники використовували стандартні методи, щоб синтезувати гідрогельні трубки з поліакриламіду, а потім нарізали на тонкі диски і опускали в розчин хлориду літію з різною концентрацією солі. Щодня вони витягували диски з розчину, зважували і вимірювали кількість солі, що проникла, після чого повертали їх назад в розчин.

Результати показали, що гідрогелі з часом поглинали дедалі більше солі. Після 30-денного замочування гідрогелі інкорпорували до 24 г солі, що є рекордним значенням порівняно з попередніми результатами, де на 1 г полімеру припадало лише 6 г солі. Тести абсорбуючої здатності показали, що такий матеріал за умов відносної вологості 30% здатний поглинати до 1,79 г води на 1 г матеріалу, що відповідає сухому повітрі пустелі.

Наступним етапом дослідження стане вивчення кінетики та розробка способів прискорення процесу поглинання води матеріалом. Це дозволить значно збільшити ефективність переробки матеріалу, дозволяючи збирати воду кілька разів на день замість одиничного збору. Як зазначив співавтор дослідження Густав Гребер, це відкриття надає потенційні можливості для більш ефективного використання водних ресурсів у сухих регіонах та дозволить подолати проблеми з доступом до питної води у пустельних районах.

<< Назад: Поїзд метро X-Wagen компанії Siemens Mobility 20.06.2023

>> Вперед: Мозок здатний запам'ятовувати іноземні слова уві сні 19.06.2023

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Енергія з космосу для Starship 08.05.2024

Виробництво сонячної енергії в космосі стає все більш реальним з появою нових технологій та розвитком космічних програм. Керівник стартапу Virtus Solis поділився баченням використання Starship від SpaceX для створення орбітальних електростанцій, здатних забезпечувати енергією Землю. Стартап Virtus Solis представив амбітний проект створення орбітальних електростанцій, використовуючи Starship від SpaceX. Ця ідея може значно змінити сферу виробництва сонячної енергії, зробивши її доступнішою та дешевшою. Основою плану стартапу є зниження вартості запуску супутників у космос із використанням Starship. Передбачається, що завдяки цьому технологічному прориву виробництво сонячної енергії у космосі стане конкурентоспроможнішим порівняно з традиційними джерелами енергії. Віртуальна Solis планує створити великі фотоелектричні панелі на орбіті за допомогою Starship для доставки необхідного обладнання. Однак одним із ключових виклик ...>>

Новий метод створення потужних батарей 08.05.2024

З розвитком технологій та розширенням використання електроніки стає все більш актуальним питання створення ефективних та безпечних джерел енергії. Дослідники з Квінслендського університету представили новий підхід до створення потужних батарей на основі цинку, який може змінити пейзаж енергетичної індустрії. Однією з головних проблем традиційних батарей, що перезаряджаються, на водній основі була їх низька напруга, що обмежувало їх застосування в сучасних пристроях. Але завдяки новому методу, розробленому вченими, цей недолік успішно подолано. В рамках свого дослідження вчені звернулися до спеціального органічного з'єднання – катехолу. Воно виявилося важливим компонентом, здатним покращити стабільність роботи батареї та збільшити її ефективність. Цей підхід призвів до значного збільшення напруги цинк-іонних акумуляторів, що зробило їх конкурентоспроможнішими. За словами вчених, такі батареї мають кілька переваг. Вони мають б ...>>

Спиртуознавство теплого пива 07.05.2024

Пиво, як один із найпоширеніших алкогольних напоїв, має свій унікальний смак, який може змінюватись в залежності від температури споживання. Нове дослідження, проведене міжнародною групою вчених, виявило, що температура пива значно впливає на сприйняття алкогольного смаку. Дослідження, очолюване матеріалознавцем Лей Цзяном, показало, що з різних температурах молекули етанолу і води формують різні типи кластерів, що впливає сприйняття алкогольного смаку. При низьких температурах утворюються пірамідоподібні кластери, що знижує гостроту "етанолового" смаку і робить напій менш алкогольним на смак. Навпаки, при підвищенні температури кластери стають ланцюжнішими, що призводить до більш вираженого алкогольного смаку. Це пояснює, чому смак деяких алкогольних напоїв, таких як байцзю, може змінюватись в залежності від температури. Отримані дані відкривають нові перспективи для виробників напоїв, ...>>

Основний фактор ризику ігроманії 07.05.2024

Комп'ютерні ігри стають все більш популярним видом розваг серед підлітків, але супутній ризик ігрової залежності залишається значною проблемою. Американські вчені провели дослідження, щоб визначити основні фактори, що сприяють виникненню цієї залежності, та запропонувати рекомендації щодо її запобігання. Протягом шести років 385 підлітків були піддані спостереженню, щоб з'ясувати, які фактори можуть привертати до ігрової залежності. Результати показали, що 90% учасників дослідження не схильні до ризику залежності, у той час як 10% стали ігроманами. Виявилося, що ключовим фактором у появі ігрової залежності є низький рівень соціальної поведінки. Підлітки з низьким рівнем просоціальної поведінки не виявляють інтересу до допомоги та підтримки оточуючих, що може призвести до втрати контакту з реальним світом та поглиблення залежності від віртуальної реальності, запропонованої комп'ютерними іграми. На основі цих результатів вчені ...>>

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Випадкова новина з Архіву

Наноочищення води та ґрунту 08.08.2015

Хімічні забруднювачі часто виявляються трудноуловимыми і трудноуничтожимыми - молекули багатьох пестицидів і, наприклад, бісфенолу А, використовуваного у виробництві пластмас, у звичайних умовах вельми стійкі до розкладання, отже очищення вод і грунтів від таких речовин стає дуже недешевим і довгою справою: адже тут потрібно якось виловити забруднювачі із середовища, щоб потім знищити їх спеціальними методами.

Дослідники з Массачусетського технологічного інституту створили особливі наночастки, які можуть спростити боротьбу з такими забруднювачами. Фердинанд Брандл (Ferdinand Brandl), Ніколя Бертран (Nicolas Bertrand) та їх колеги синтезували полімерну речовину з поліетиленгліколю та поліактової кислоти – перший входить до складу очних крапель, зубних паст, проносних засобів тощо, і, отже, нешкідливий, а друга служить одним з основних компонентів біорозкладного пластику. Наночастки з такого полімеру складаються з гідрофобного ядра та гідрофільної оболонки; завдяки молекулярним силам гідрофобні забруднювачі, намагаючись дістатися внутрішнього шару наночастинки, прилипатимуть до її поверхні.

Але в такому вигляді забруднювач так і перебуватиме в розчині, хай і прилипнувши до наночасток. Фокус же в тому, що полімер, з якого зроблені частинки, руйнується під дією ультрафіолету так, що гідрофільна оболонка зникає, а гідрофобне ядро розгортається, "вибухає" - його більше не стабілізує гідрофільна оболонка, яка завдяки взаємодії з водою утримувала нутрощі частки в компактному стані. Розгорнуті частинки з налиплими молекулами забруднювача злипаються один з одним, і в результаті виходить досить надмолекулярний агрегат. Тільки на відміну від окремих шкідливих молекул та окремих частинок такі агрегати легко зібрати: їх можна обсадити центрифугуванням або, наприклад, просто відфільтрувати.

За допомогою таких наночастинок вченим вдалося очистити розчини, що містять фталати та бісфенол А, які втручаються у шляхи гормональних сигналів; також частинки виявилися ефективними при очищенні ґрунту від ароматичних поліциклічних вуглеводнів, які утворюються при неповному спалюванні різних видів палива і які, як відомо, можуть бути сильними канцерогенами. Назад в наночастинку полімер, що розгорнувся, скластися не може, а якщо з якоїсь причини полімерний мікрокомок не осяде і не відфільтрується, то, зроблений з біорозкладного матеріалу, з часом зруйнується сам, тобто ніякого додаткового забруднення не буде.

Величезний плюс способу - у його простоті: речовина наночастинок синтезується при кімнатній температурі, модифікувати їх не треба (речовини з розчину вони вихоплюють неспецифічно і підходять для будь-яких гідрофобних хімікатів), очищення відбувається без складних багатоступеневих процедур.

Крім того, досить велике співвідношення площі поверхні до об'єму дозволяє на невелику кількість наночастинок зловити багато шкідливих молекул. На думку авторів роботи, такі частинки повинні були доставляти ліки до ракових клітин, проте каменем спотикання стала необхідність ультрафіолету, який, по-перше, погано проходить крізь шкіру, по-друге, пошкоджує ДНК у тих клітинах, у тому числі і здорових, до яких він таки дійшов.

І все ж метод може знайти застосування не тільки в очищенні навколишнього середовища від забруднювачів, але і в медицині, фармакології, аналітичній хімії і навіть у харчовій промисловості: наприклад, за допомогою наночастинок, що розгортаються і злипаються, можна видаляти кофеїн при приготуванні декофеїнізованої кави.

Дивіться повний Архів новин науки та техніки, новинок електроніки

All languages of this page

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт