Американські матеріалознавці розробили матеріал, який може поглинути 1,79 грама води на грам речовини з повітря навіть в умовах відносної вологості у 30 відсотків. Такої ефективності науковці добилися завдяки тому, що додали в гідрогель сіль — хлорид літію. Зібрану у гідрогель воду можна добути, нагрівши його, пишуть вчені у статті, опублікованій в Advanced Materials.
Гідрогель після збирання вологи. Gustav Graeber and Carlos D. Díaz-Marín
Навіщо збирати воду з повітря?
Нестачу прісної води називають однією з найбільших криз, яка загрожує людству. У 2019 році відсутність доступу до придатної для споживання води, за оцінками, призвела до понад мільйона смертей. Одним з напрямків досліджень, направлених на подолання проблеми нестачі води, є створення матеріалів, які зможуть пасивно збирати воду, наприклад з повітря. Вони не потребують джерела живлення, особливого обслуговування, однак можуть використовуватися навіть у помешканнях, що особливо важливо для жителів посушливих районів.
На роль збирачів вологи випробовують гідрогелі, в які додають абсорбуючі компоненти. Однак наразі їхня ефективність обмежена, адже вчені можуть використовувати всього 4-6 грамів абсорбенту на грам гідрогелю. Завеликий вміст абсорбентів знижує ефективність накопичення та збереження вологи у гідрогелі.
У новому дослідженні вчені з Массачусетського технологічного інституту випробували на роль абсорбуючого компонента хлорид літію, якого вдалося додати понад 20 грамів на грам гідрогелю, і водночас підвищити ефективність збирання вологи.
Як працює новий матеріал?
Дослідники замочували зразки гідрогелю у розчині хлориду літію протягом 30 днів, а потім висушували їх, щоб отримати готовий для поглинання вологи матеріал. Випробування показали, що гідрогель з хлоридом літію може поглинути 1,79, 2,58 та 3,89 грама води на грам матеріалу за відносної вологості середовища у 30, 50 та 70 відсотків відповідно. Ці показники принаймні на 15 відсотків перевищують ефективність вже відомих гідрогелевих поглиначів вологи. Аби використати зібрану воду, гідрогель можна нагріти, і таким чином сконденсувати її.
Створені зразки для дослідження. Зліва гідрогель до вбирання вологи, а справа — після. Gustav Graeber et al. / Advanced Materials, 2023
Раніше ми розповідали про матеріал, який дає можливість швидко добути питну воду з морської.