محققان با یک هیدروژل جدید رکورد جذب آب از هوای کویر را شکستند

ماده جدیدی که توسط محققان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) توسعه داده شده است، می‌تواند حتی از خشک‌ترین هوا در بیابان به مقدار قابل توجهی رطوبت بگیرد و آن را به آب پاکیزه و قابل شرب تبدیل کند. دانشمندان می‌گویند مقدار دریافت رطوبت از هوا در این روش رکوردشکن بوده است.

ماده جدیدی که توسط پژوهشگران MIT ساخته شده از یک عنصر جاذب طبیعی موسوم به هیدروژل گرفته شده که می‌تواند حجم زیادی آب را جذب و ساختار سه‌بعدی آن را حفظ کند. نکته مهم این‌جاست که این هیدروژل به لطف استفاده از لیتیوم کلرید نرخ تبدیل بسیار بیشتری پیدا کرده است. لیتیوم کلرید شکلی از نمک است که به‌عنوان خشک‌کننده صنعتی استفاده می‌شود.

محققان می‌گویند این ترکیب به هیدروژل آن‌ها اجازه داده است تا حتی در محیط کویری با رطوبت نسبی 30 درصدی بتوانند از هوا رطوبت بگیرند و آن را به آب تبدیل کنند. این فناوری برای مناطقی که مستعد خشک‌سالی هستند بسیار حیاتی خواهد بود چون می‌تواند به تأمین آب آن‌ها کمک کند.

محققان چگونه در جذب آب موفق‌تر عمل کردند؟

با توجه به قابلیت‌های شگفت‌انگیز جذب رطوبت توسط نمک در هیدروژل‌ها، محققان در گذشته نیز این سازوکار را امتحان کرده بودند. بااین‌حال، ترکیب نمک با هیدروژل‌ها کار آسانی نبود و به‌عنوان مثال، پس از 48 ساعت در هر گرم از پلیمر درون هیدروژل تنها 4 تا 6 گرم نمک دریافت می‌شد.

دانشمندان MIT دریافتند که کلید حل این مشکل در صبر و تحمل بیشتر است. آن‌ها به هیدروژل پلی‌اکریل‌آمید اجازه دادند که تا حداکثر 30 روز در محلول‌های لیتیوم کلرید با غلظت‌های مختلف از نمک غرق بماند. نتیجه این بود که به ازای هر گرم از پلیمر هیدروژل 24 گرم نمک با آن ترکیب شد.

پژوهشگران سپس این هیدروژل را برای جذب رطوبت آزمایش کردند و دریافتند که نرخ موفقیت آن به‌طرز چشمگیری افزایش یافته است. آن‌ها می‌گویند در محیطی با 30 درصد رطوبت نسبی، به ازای هر گرم از ماده هیدروژل و نمک، 1.79 گرم آب به دست می‌آید.

«گوستاو گریبر»، محقق دانشگاه هومبولت برلین که در این پژوهش مشارکت داشته است، می‌گوید: «غافل‌گیری بزرگ این بود که توانستیم با این رویکرد ساده بالاترین جذب بخار در طول تاریخ را داشته باشیم. حالا تمرکز اصلی ما روی سینتیک و این موضوع خواهد بود که با چه سرعتی می‌توانیم مواد را به جذب آب وادار کنیم. با این کار می‌توانیم سرعت چرخه‌ها را بالا ببریم تا به جای این که هر روز فقط یک‌بار آب را دریافت کنیم، شاید حتی هر روز 24 بار به برداشت آب بپردازیم.»

یافته‌های این پروژه در مجله Advanced Materials منتشر شده است.