Химики научились добывать воду из воздуха без использования электроэнергии, используя для этого уникальный материал.
Под руководством профессора Панце Наумова группа исследователей разработала уникальный материал, способный собирать воду из воздуха без каких-либо энергетических затрат. Этот материал представляет собой тонкие нити, состоящие из органических кристаллов.
Опреснение — это процесс удаления солей из воды, который является одним из основных способов получения питьевой воды и воды для промышленных нужд. Однако этот процесс требует значительных затрат энергии, даже если речь идет о простой конденсации обессоленной воды из пара.
Учёные предложили альтернативный подход, основанный на использовании «умных» кристаллов. Эти кристаллы, названные в честь древнеримского бога Януса, обладают гидрофильными и гидрофобными участками, что позволяет им притягивать и отталкивать воду. Это делает их идеальными для сбора влаги из воздуха, даже в условиях, когда за год выпадает менее сантиметра осадков.
Исследователи использовали гидрофильные и гидрофобные соединения для создания композитных кристаллов. Конденсация воздуха на этих кристаллах происходит без дополнительных усилий и электричества при комнатной температуре и нормальном атмосферном давлении.
В ходе экспериментов учёные вырастили гибкие кристаллы из трёх органических соединений и изучили их взаимодействие с водяными парами. Они оптимизировали форму и состав системы, чтобы достичь максимальной эффективности.
Кристаллы Януса демонстрируют рекордную эффективность сбора воды из влажного воздуха — 16 граммов с квадратного сантиметра материала в час. Они также являются прозрачными для видимого света, что позволяет исследователям наблюдать за конденсацией и перемещением капель тумана.
В отличие от предыдущих поколений органических кристаллов с аналогичными свойствами, кристаллы Януса способны одновременно собирать и транспортировать воду на своей поверхности. Это делает процесс извлечения влаги эффективным даже при обычных условиях.
Профессор Панце Наумов объясняет, что в атмосфере Земли содержится огромное количество неиспользованной пресной воды, но нам необходимы материалы, которые могли бы эффективно захватывать эту влагу, конденсировать её и превращать в питьевую воду. Созданные кристаллы обладают механической гибкостью и оптической прозрачностью, что позволяет создавать активные, саморегулирующиеся и высокоэффективные системы для сбора воды. В перспективе такие системы, применяемые в крупных масштабах, могут помочь решить проблему нехватки воды на уровне всего общества.
