به گزارش نتگام، مهندسان MIT موفق به ترکیب یک هیدروژل فوق جذب‌کننده جدید با کلرید لیتیوم شده‌اند که حتی در شرایط مشابه بیابان، مقدار بی‌سابقه‌ای از رطوبت را می‌تواند جذب کند. این ماده پتانسیل استفاده در مقیاس بزرگ در حصارابی فعال و بهبود کارایی تهویه هوا را داشته و برداشت آب از هوای صحرا را ممکن می‌کند. مواد تازه‌ای توسط مهندسان MIT ترکیب شده که جذب بخار را به طور شکست‌ناپذیر نشان می‌دهند.
نحوه کار
هنگامی که ماده بخار آب را جذب می‌کند، می‌تواند برای جا دادن رطوبت بیشتر تورم کند. حتی در شرایط بسیار خشک با رطوبت نسبی 30 درصد، این ماده می‌تواند بخار را از هوا جذب کرده و رطوبت را بدون نشت نگه دارد. سپس آب می‌تواند گرم شده و منتقل شده، سپس به عنوان آب فراشده بسیار خالص جمع‌آوری شود.
این ماده شفاف و لاستیکی از هیدروژل تشکیل شده است، که یک ماده جذب‌کننده طبیعی است و در پوشک های یکبار مصرف نیز استفاده می‌شود. تیم با تزریق کردن کلرید لیتیوم یک نوع نمک که به عنوان یک خشک کننده قوی شناخته شده است، جذب پذیری هیدروژل را افزایش داد.
هیدروژل فوق جذب‌کننده: نوآوری در جذب رطوبت
پژوهشگران متوجه شدند که می‌توانند به هیدروژل بیشتری نسبت به تحقیقات قبلی نمک تزریق کنند. به عبارت دیگر، آنها مشاهده کردند که ژل بارگذاری شده با نمک میزان بی‌سابقه‌ای از رطوبت را جذب و نگه می‌دارد، در شرایط رطوبتی متنوع، از جمله شرایط بسیار خشک که سایر طراحی‌های مواد دیگر را محدود کرده است.
اگر این ژل فوق جذب‌کننده بتواند به طور سریع و در مقیاس بزرگ تولید شود، می‌تواند به عنوان یک حصارابی غیرفعال مورد استفاده قرار گیرد، به ویژه در مناطق بیابانی و مناطقی که در معرض خشکسالی هستند، جایی که ماده قادر به پیوسته جذب بخار است و سپس می‌توان آن را به عنوان آب آشامیدنی تبخیر کرد. پژوهشگران همچنین تصور می‌کنند که ماده می‌تواند به عنوان یک عنصر صرفه‌جویی در انرژی و خشک‌کننده در واحدهای تهویه هوا نصب شود.
تحقیقات جامع MIT
«ما تاکنون بی‌طرفانه به کاربرد ماده برخورد کرده‌ایم، به این معنی که اصولاً بر خواص اصلی ماده تمرکز می‌کنیم»، می‌گوید کارلوس دیاز-مارین، یک دانشجوی دانشکده مهندسی مکانیک و عضو گروه تحقیقات دستگاه در دانشگاه MIT. «اما اکنون ما در حال بررسی مسائل کاملاً متفاوتی هستیم مانند اینکه چگونه می‌توان کارایی تهویه هوا را افزایش داد و چگونه می‌توان آب را به دست آورد. این ماده به دلیل هزینه کم و عملکرد بالا، ظرفیت زیادی دارد.»
دیاز-مارین و همکارانش نتایج خود را در یک مقاله اخیراً در مجله مواد پیشرفته منتشر کرده‌اند. همکاران MIT این مطالعه شامل گوستاو گرایبر، لئون گاوگلر، یانگ ژونگ، بشیر ال فیل، سینیوه لیو و اولین وانگ است.
در آزمایشگاه تحقیقات دستگاه MIT، پژوهشگران در حال طراحی مواد نوآورانه برای حل چالش‌های انرژی و آب جهان هستند. در جستجوی موادی که به جمع‌آوری آب از هوا کمک کنند، تیم به هیدروژل‌ها تمرکز کرد. ژل‌های لغزنده و کششی که اصولاً از آب و کمی پلیمر متقاطع تشکیل شده‌اند. هیدروژل‌ها به مدت سال‌ها به عنوان ماده جذب‌کننده در پوشک‌های یکبار مصرف استفاده شده‌اند، زیرا می‌توانند وقتی با آب در تماس می‌آیند، تورم کرده و مقدار زیادی آب را جذب کنند.
چگونه می‌توانیم این روش را به خوبی برای جذب بخار آب از هوا استفاده کنیم؟
او و همکارانش در منابع علمی جستجو کردند و متوجه شدند که دیگران تجربه‌هایی در مورد ترکیب هیدروژل‌ها با املاح مختلف داشته‌اند. برخی از املاح، مانند نمک سنگی که برای ذوب یخ استفاده می‌شود، بسیار کارآمد در جذب رطوبت، از جمله بخار آب هستند. و بهترین آنها کلرید لیتیوم است، یک نمک که قادر به جذب بیش از 10 برابر وزن خود در رطوبت است. اگر تنها بر روی هم قرار داده شود، کلرید لیتیوم می‌تواند بخار آب را از هوا جذب کند، اما رطوبت فقط در اطراف نمک جمع می‌شود و روشی برای نگه داشتن آب جذب شده وجود ندارد.
بنابراین، پژوهشگران تلاش کرده‌اند تا نمک را به هیدروژل تزریق کنند – یک ماده که همچنین می‌تواند رطوبت را نگه دارد و برای جا دادن آب تورم کند. این بهترین ترکیب دو دنیا است، می‌گوید گرایبر که اکنون محقق اصلی در دانشگاه هومبولت برلین است. هیدروژل می‌تواند مقدار زیادی آب را ذخیره کند و نمک می‌تواند مقدار زیادی بخار را جذب کند. بنابراین منطقی است که شما می‌خواهید دو تا را با هم ترکیب کنید.
جزئیات تحقیق
تیم MIT متوجه شد که سایر پژوهشگران به محدودیت مقدار نمکی که می‌توانند در ژل خود بارگذاری کنند، می‌رسند. بهترین نمونه‌های عملکرد تاکنون هیدروژل‌هایی بودند که با 4 تا 6 گرم نمک در هر گرم پلیمر تزریق شده بودند. این نمونه‌ها در شرایط خشک با رطوبت نسبی 30 درصد، حدود 1.5 گرم بخار را در هر گرم ماده جذب کردند.
در بیشتر مطالعات، پژوهشگران تا کنون نمونه‌ها را با خیس کردن هیدروژل‌ها در آب نمکی تهیه کرده و منتظر بودند تا نمک در ژل نفوذ کند. بیشتر آزمایش‌ها پس از 24 تا 48 ساعت به پایان می‌رسیدند، زیرا پژوهشگران متوجه شدند که فرایند بسیار آهسته است و کمترین مقدار نمک در ژل نفوذ می‌کند. هنگام آزمایش قابلیت جذب بخار آب ماده نتیجه شده، نمونه‌ها کمتر جذب می‌کردند زیرا در ابتدا کمترین مقدار نمک برای جذب رطوبت در آنها وجود داشت.
منبع: scitechdaily
