Các tinh thể mới có thể thu thập nước từ không khí mà không cần bất kỳ năng lượng đầu vào nào
của Đại học New York
Chuẩn bị và cấu trúc của tinh thể hữu cơ lai thu hoạch nước. Nguồn: Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ (2024). DOI: 10.1021/jacs.4c11689
Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Cát Lâm, Phòng thí nghiệm Vật liệu thông minh của NYU Abu Dhabi và Trung tâm Vật liệu kỹ thuật thông minh, do Giáo sư Hóa học Pance Naumov đứng đầu, đã phát triển một vật liệu tinh thể mới có thể thu hoạch nước từ sương mù mà không cần bất kỳ năng lượng đầu vào nào.
Thiết kế của loại tinh thể thông minh mới lạ, mà các nhà nghiên cứu đặt tên là tinh thể Janus, lấy cảm hứng từ thực vật và động vật sa mạc, có thể sống sót trong điều kiện khô cằn. Ví dụ, bọ cánh cứng và thằn lằn sa mạc đã tiến hóa để phát triển các cấu trúc bề mặt có cả vùng ưa nước và kỵ nước và có hiệu quả thu giữ độ ẩm từ không khí. Nước bị thu hút vào các vùng ưa nước và tích tụ và vận chuyển qua các vùng kỵ nước.
Những phát hiện này được trình bày trong bài báo có tiêu đề "Thu hoạch nước trên không hiệu quả bằng tinh thể Janus động tự cảm biến", vừa được công bố trên Tạp chí của Hiệp hội Hóa học Hoa Kỳ.
Các nhà nghiên cứu đã chọn ba hợp chất hữu cơ đa năng về mặt hóa học mà từ đó họ phát triển các tinh thể hữu cơ đàn hồi. Sau đó, họ thử nghiệm cách từng vật liệu này tương tác với nước trong không khí, dẫn đến việc tạo ra các vật liệu thu thập nước mới, tinh thể Janus, chứa cả vùng ưa nước và kỵ nước trên bề mặt, một vùng để thu thập nước và một vùng để chuyển nước thành vật chứa để thu thập.
Trung tâm Vật liệu Kỹ thuật Thông minh Tín dụng: NYU Abu Dhabi
Các tinh thể Janus thu được độ ẩm từ không khí ẩm với hiệu suất thu thập nước cao nhất từ trước đến nay. Các cấu trúc hẹp và trong suốt của các tinh thể cho phép các nhà nghiên cứu theo dõi quá trình thu thập và ngưng tụ sương mù theo thời gian thực bằng cách sử dụng ánh sáng.
Khử muối là phương pháp được sử dụng rộng rãi để sản xuất nước uống, tuy nhiên cần phải có một quy trình tốn nhiều năng lượng để tách muối hòa tan trong nước mặn. Ngược lại, quá trình ngưng tụ độ ẩm không khí hoặc sương mù được sử dụng bởi tinh thể Janus là tự phát trong điều kiện môi trường xung quanh và có thể được thực hiện mà không cần năng lượng đầu vào, có khả năng cung cấp nguồn nước sạch vô tận.
Không giống như các tinh thể hữu cơ xốp đã được báo cáo trước đây, các tinh thể Janus kết hợp chức năng thu thập nước và cung cấp nước trên bề mặt của chúng, tạo ra một quy trình thu thập nước hiệu quả cao giúp tối đa hóa lượng nước thu được ở điều kiện môi trường xung quanh.
Naumov cho biết: "Bầu khí quyển của Trái đất chứa rất nhiều nước ngọt chưa được khai thác, nhưng chúng ta rất cần những vật liệu có thể thu thập và giữ lại độ ẩm này một cách hiệu quả và ngưng tụ thành nước uống".
"Các tinh thể do nhóm của chúng tôi phát triển không chỉ tận dụng tính tuân thủ cơ học và độ trong suốt quang học của tinh thể hữu cơ mà còn mở đường cho việc thiết kế các máy thu hoạch bề mặt chủ động, tự cảm biến và hiệu quả, khi được sử dụng ở quy mô lớn hơn, có thể giúp chúng ta chống lại tình trạng thiếu nước ở cấp độ xã hội."
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
