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