Химики научились эффективно добывать воду из воздуха без затрат электричества
Международная команда химиков разработала композитный материал с использованием органических кристаллов, способный собирать воду из водяных паров без электричества. Он выглядит как тонкие нити.
Опреснение, оно же удаление солей, остается одним из основных методов получения питьевой и применимой в промышленности воды. Этот процесс требует значительных затрат энергии, даже если мы говорим о простой конденсации обессоленной воды из пара.
Команда химиков под руководством профессора Панце Наумова (Pance Naumov) предложила альтернативный подход и разработала для его реализации «умные» кристаллы. Ученые назвали разработку «кристаллами Януса» (Janus crystals), по имени Януса, древнеримского двуликого бога.
Ученых вдохновили растения и животные засушливых регионов, которые научились там выживать. Некоторые пустынные насекомые и ящерицы в процессе эволюции развили особую поверхностную структуру, сочетающую гидрофильные и гидрофобные зоны. Гидрофильные участки притягивают воду, там она собирается в капли. Затем эти капли перемещаются через гидрофобные — отталкивающие воду — зоны. Это позволяет животным собирать влагу из воздуха даже там, где за год выпадает меньше сантиметра осадков.
Исследователи также использовали в дизайне композитных кристаллов гидрофильные и гидрофобные соединения. Конденсация воздушной влаги или тумана на кристаллах Януса происходит без дополнительных усилий и приложения электричества при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении. Ученые считают, что их разработка станет источником чистой пресной воды в регионах, где опреснение очень затратно и электричество поставляется с перебоями.
Ученые выбрали три органических соединения и вырастили из них гибкие кристаллы. В ходе экспериментов они изучили взаимодействие выбранных материалов и их сочетаний с водяными парами и оптимизировали форму и состав системы.
Кристаллы Януса обладают рекордной эффективностью сбора воды из влажного воздуха — 16 граммов с квадратного сантиметра материала за час. Они узкие и прозрачные для видимого света, поэтому исследователи могут легко наблюдать за конденсацией и перемещением капель тумана.
В отличие от предыдущих поколений органических кристаллов с теми же применениями, кристаллы Януса совмещают функции сбора и транспортировки воды на своей поверхности. Это делает процесс извлечения влаги эффективным при нормальных условиях.
«В атмосфере Земли содержится огромное количество неиспользованной пресной воды, однако нам крайне необходимы материалы, которые могли бы эффективно захватывать эту влагу, конденсировать ее и превращать в питьевую воду. Мы создали такие кристаллы и можем дополнительно использовать их механическую гибкость и оптическую прозрачность для создания активных, саморегулирующихся и высокоэффективных систем для сбора воды. В перспективе такие системы, применяемые в крупном масштабе, помогут бороться с нехваткой воды на уровне всего общества», — объяснил Панце Наумов.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of the American Chemical Society.
Telegram 
Дзен 
VK Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Ученые выяснили, что золото владеет уникальной «техникой самообороны», которая защищает его от потускнения. Оказалось, атомы на поверхности этого металла способны самостоятельно перестраиваться в особые защитные структуры. Такой невидимый барьер блокирует контакт с кислородом и подавляет процесс окисления в триллион раз эффективнее, чем поверхность любого другого металла.
Кит живет двести лет, умеет пробивать головой полуметровый лед и поет океанский джаз голосом несмазанной дверной петли. Охотоморские гренландские киты — это не просто многотонные ледоколы. Это древние узники, которые остались жить в Охотском море со времен последнего оледенения. Это счастливцы, которые смогли пережить гарпуны китобоев XIX-XX веков, но сегодня уязвимы не меньше. Чтобы спасти этих поразительных китов, российским ученым и команде фонда «Природа и люди» приходится: считать хвосты, читать биографии по шрамам, прятать подростков от хищников, стрелять (спутниковыми метками) с парамоторов и тяжелых дронов. Рассказываем, как устроена жизнь гренландских китов России и кто помогает им не исчезнуть навсегда с лица планеты.
Ученые выяснили, почему интервальное голодание для многих оказывается эффективнее обычных диет. Исследование показало, что ограничение времени для приема пищи избавляет худеющего от изнуряющего ощущения жесткого контроля и при этом позволяет сбросить ровно столько же, сколько при скрупулезном подсчете калорий.
Деревья растут и люди стареют не потому, что идет время, а из-за происходящих внутри них процессов. Но можно ли сказать, что именно эти процессы порождают время? Ученый создал маленькую Вселенную, в которой дела обстоят именно так.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии