低成本凝膠膜可以從沙漠空氣中提取飲用水

超過三分之一的世界人口生活在旱地,這些地區嚴重缺水。德克薩斯大學奧斯汀分校的科學家和工程師開發了一種解決方案,可以幫助這些地區的人們獲得清潔飲用水。

該團隊開發了一種由豐富材料製成的低成本凝膠膜,即使在最乾燥的氣候下也能從空氣中抽水。促進這種反應的材料每公斤僅花費2美元,在相對溼度低於15%的地區,一公斤每天可以產生超過6升的水,在相對溼度高達30%的地區,每天可以產生13升的水。

該研究以團隊之前的突破為基礎,包括從大氣中提取水的能力以及該技術在建立自澆土壤方面的應用。然而,這些技術是為相對較高的溼度環境設計的。

科克雷爾工程學院沃克機械工程系材料科學和機械工程教授Guihua Yu說,這項新工作是關於人們可以在地球上最熱、最乾燥的地方取水的實用解決方案。這可能會讓數百萬無法持續獲得飲用水的人在家裡擁有簡單的發電裝置,他們可以輕鬆操作。

新論文發表在《

自然通訊》上

研究人員使用可再生纖維素和一種常見的廚房成分魔芋口香糖作為主要的親水(吸引水)骨骼。口香糖的開孔結構加快了水分採集過程。另一個設計元件,熱敏纖維素在加熱時具有疏水性(耐水)相互作用,有助於立即釋放收集的水,從而最大限度地減少生產水的總體能量輸入。

其他從沙漠空氣中抽水的嘗試通常是能源密集型的,不會產生太多。雖然6升聽起來不太像,但研究人員表示,透過最佳化製作更厚的薄膜或吸收層或陣列可以大幅增加其產量。

研究人員表示,反應本身很簡單,這減少了擴大反應和實現大規模使用的挑戰。

該論文的主要作者、Yu實驗室的前博士生、現任麻省理工學院的博士後研究員Youhong “Nancy” Guo說,這不是你需要高階學位才能使用的東西。很簡單,如果每個人都有材料,他們可以在家裡做。

薄膜是靈活的,可以根據使用者的需求成型成各種形狀和尺寸。製作薄膜只需要凝膠前體,其中包括倒入模具中的所有相關成分。

凝膠需要2分鐘才能簡單凝固。然後,它只需要冷凍乾燥,然後就可以從模具上剝下來,然後立即使用,”Yu團隊的博士生、首席研究員Guan Weixin說。

這項研究由美國資助。國防部國防高階研究專案局(DARPA)和乾旱氣候下士兵的飲用水是該專案的重要組成部分。然而,研究人員還認為,由於簡單性,人們有朝一日可以在五金店購買並在家中使用。

Yu指導了這個專案。Guo和Guan共同領導了合成、樣品表徵和裝置演示的實驗工作。其他團隊成員是Chuxin Lei、Hengyi Lu和Wen Shi。

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