To wyjątkowe kryształy. Zmieniają mgłę w... wodę

Badacze opracowali przełomowy materiał krystaliczny, który potrafi pozyskiwać wodę z mgły bez konieczności użycia energii. Nazwany "kryształami Janusa", czerpie inspirację z przystosowań roślin i zwierząt pustynnych do ekstremalnie suchych warunków, dzięki czemu może rozwiązać jeden z najpilniejszych problemów współczesnego świata.

Woda z mgły? Tak, i to bez udziału zewnętrznej energii
Woda z mgły? Tak, i to bez udziału zewnętrznej energii123RF/PICSEL

W naturze organizmy żyjące w suchych środowiskach, takie jak chrząszcze czy jaszczurki pustynne, posiadają powierzchnie o strukturach łączących obszary hydrofilowe (przyciągające wodę) i hydrofobowe (odpychające wodę), dzięki czemu potrafią efektywnie zbierać wilgoć z powietrza.

Biomimetyka w praktyce: inspiracja naturą

Kryształy Janusa, opracowane przez zespół badaczy z Uniwersytetu Jilin oraz laboratorium Smart Materials Lab na NYU Abu Dhabi pod kierunkiem prof. Pance Naumova,  działają w podobny sposób: woda kondensuje się na hydrofilowych obszarach, a następnie jest przekazywana poprzez hydrofobowe powierzchnie do pojemnika.

Zastosowanie tych materiałów na większą skalę może znacząco przyczynić się do łagodzenia problemu niedoboru wody na świecie
twierdzi prof. Naumov, podkreślając, że nowe kryształy łączą elastyczność mechaniczną i przezroczystość optyczną z funkcjonalnością aktywnego zbierania wody.
Niedobór wody to jeden z najpilniejszych problemów współczesnego świata123RF/PICSEL

Badania, opublikowane w czasopiśmie Journal of the American Chemical Society, szczegółowo opisują proces tworzenia kryształów Janusa. Zespół zidentyfikował trzy związki organiczne o wysokiej wszechstronności chemicznej, które umożliwiły stworzenie elastycznych kryształów. Ich powierzchnie posiadają wyraźne regiony hydrofilowe i hydrofobowe, co pozwala na niezwykle skuteczne zbieranie wilgoci z atmosfery.

Efektywność i prostota

Kryształy Janusa są wyjątkowo efektywne w pozyskiwaniu wody z wilgoci w powietrzu. Dzięki przezroczystej lekkiej strukturze naukowcy mogą na bieżąco obserwować proces zbierania kropel mgły i ich kondensacji, wykorzystując światło jako narzędzie monitorujące.

Co ważne, cały proces odbywa się bez potrzeby dostarczania zewnętrznej energii. To ogromna zaleta w porównaniu z tradycyjnymi metodami, jak odsalanie, które wymaga znacznych nakładów energetycznych.

Zastosowanie kryształów Janusa to znaczący krok naprzód w dziedzinie pozyskiwania wody. Ziemska atmosfera jest ogromnym, niedostatecznie wykorzystywanym rezerwuarem wody, a rozwój takich materiałów może otworzyć nowe możliwości w dostarczaniu czystej wody w miejscach dotkniętych suszą.

Nasze kryształy nie tylko wykorzystują mechaniczne i optyczne zalety materiałów organicznych, ale także wskazują drogę do projektowania aktywnych, samomonitorujących i wydajnych zbieraczy wilgoci, które mogą pomóc w walce z globalnym kryzysem wodnym
podsumował profesor Naumov.

***

Bądź na bieżąco i zostań jednym z 88 tys. obserwujących nasz fanpage - polub Geekweek na Facebooku i komentuj tam nasze artykuły!

Odbudowa katedry Notre-Dame w Paryżu ukończona. Ponowne otwarcie 8 grudniaAFP
Masz sugestie, uwagi albo widzisz błąd?
Dołącz do nas