برداشت آب شرب از هوا با یک ماده فوق سبک!
با فناوری: محققان بین المللی ماده ای ساخته اند که می تواند مثل اسفنج، آب را از هوای مرطوب بگیرد.
به گزارش با فناوری به نقل از ستاد نانو، این ماده از گرافن و کلسیم تولید شده و با کمک گرمای کمی، آب جذب شده را آزاد می کند. هدف آنست که این فناوری در آینده به مردمی که به آب پاک دسترسی ندارند، کمک نماید.
دانشمندان از کشورهای مختلف با همکاری بین المللی، موفق به ساخت نوعی آئروژل سبک، اسفنج مانند و نانومقیاس از گرافن اکسید کلسیم دار شده اند که توانایی خارق العاده ای در جذب و آزادسازی آب از هوای مرطوب دارد. این موفقیت نوین می تواند به راهکاری مؤثر برای تولید آب شرب در مناطق کم برخوردار تبدیل گردد.
در پژوهشی پیشگامانه به رهبری مرکز پژوهشی شورای تحقیقات استرالیا در علوم و نوآوری کربن (ARC COE-CSI)، و با همکاری دانشگاه های برجسته ای چون دانشگاه ملی سنگاپور، ژاپن، چین و هند، نوعی نانوماده ی نوظهور برای جذب رطوبت از هوا معرفی گردید که می تواند راهکار مؤثری برای تامین آب شرب در نقاط خشک و کم آب باشد.
این ماده ی نوین که از گرافن اکسیدِ میان لایه شده با یون کلسیم تولید شده، بصورت آئروژلی سبک و متخلخل طراحی شده است. بر اساس گزارش پخش شده، این ماده توانایی آنرا دارد که بالاتر از سه برابر وزن خود آب جذب کند؛ آن هم با سرعتی چشمگیرتر از همه فناوری های تجاری موجود در بازار.
پروفسور راکش جوشی (Rakesh Joshi)، استادیار دانشگاه نیوساوت ولز (UNSW) و سرپرست این پروژه، می گوید: «فناوری ما می تواند در هر منطقه ای که رطوبت کافی در هوا وجود دارد اما دسترسی به آب سالم محدود است، به کار گرفته شود.»
از نظر علمی، هم گرافن اکسید و هم یون کلسیم دارای خاصیت های برتر در ایجاد پیوند هیدروژنی با مولکول های آب هستند. نکته ی جالب توجه این است که زمانی که یون های کلسیم به ساختار گرافن اکسید وارد می شوند، برهم کنش میان اکسیژن و کلسیم، پیوندهای هیدروژنی را تقویت می کند و این پیوند قوی تر منجر به جذب آب بیش از مجموع ظرفیت جذب هر دو ماده بصورت جداگانه می شود.
دکتر شیائوجون رن (Xiaojun Ren)، نویسنده ی اصلی این مقاله از دانشگاه UNSW توضیح می دهد: «وقتی میزان آب جذب شده توسط گرافن اکسید و سپس توسط کلسیم را جداگانه اندازه گرفتیم، عددی به دست آمد. اما زمانی که همان آزمون را برای گرافن اکسید کلسیم دار انجام دادیم، میزان جذب بسیار بالاتر از مجموع آن دو عدد بود؛ گویی ۱ بعلاوه ی ۱ برابر با بالاتر از ۲ شده باشد!»
اما نقطه ی اوج نوآوری زمانی رخ داد که این ماده به صورت آئروژل ساخته شد. آئروژل ها یکی از سبک ترین مواد جامد هستند که به جهت دارا بودن ساختار نانومتخلخل، سطح ویژه ی بالایی دارند. این خاصیت به گرافن اکسید کلسیم دار اجازه می دهد که با سرعتی بسیار بالا، رطوبت را از هوا جذب کرده و در دمایی حدود ۵۰ درجه سانتی گراد، آنرا آزاد کند.
پروفسور داریا آندریوا، از نویسندگان این مطالعه، تاکید می کند که برای آزادسازی آب، تنها نیاز به گرمایی اندک است و سیستم به هیچ انرژی پیچیده ای نیاز ندارد.
این پژوهش که با همکاری چندین کشور آسیایی و استرالیا انجام شده، مبتنی بر تحلیل های نظری و آزمایشگاهی پیشرفته است. شبیه سازی های دقیق این پروسه بر بستر سوپر کامپیوتر ی ملی استرالیا (NCI) انجام شده و درک عمیقی از سازوکار درونی این برهم کنش های نانومقیاس به دست داده است.
پروفسور امیر کارتون از دانشگاه نیوانگلند استرالیا که رهبری بخش محاسباتی پروژه را برعهده داشته، می گوید: «این تحلیل های مولکولی نشان دادند که چه طور هم افزایی بین یون کلسیم و ساختار گرافن، پیوندهای هیدروژنی را تقویت کرده و جذب رطوبت را بسیار می افزاید.»
پروفسور کاستیا نووسلف (Kostya Novoselov)، برنده ی جایزه نوبل و از رهبران این پروژه در دانشگاه ملی سنگاپور نیز ضمن تاکید بر اهمیت همکاریهای جهانی، اضافه کرد: «این پروژه نمونه ی درخشانی از قدرت علم بین رشته ای است که می تواند پاسخ هایی عملی برای چالش های جهانی همچون دسترسی به آب سالم ارائه کند.»
این فناوری نوظهور، هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد، اما همکاریهای صنعتی برای ساخت نمونه های اولیه و افزایش مقیاس تولید شروع شده است. به قول مدیر مرکز COE-CSI، پروفسور لیمینگ دای، این مطالعه می تواند نقطه ی عطفی در رفع بحران جهانی آب باشد و نشان دهنده ی قدرت پژوهش بنیادین در خدمت جامعه است.
منبع: با فناوری
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب