Чистая вода повсюду вокруг нас, и более буквально, чем вы думаете — она плавает в воздухе большую часть времени. Конечно, в такой форме его нельзя пить, но теперь исследователи из Лаборатории прикладной физики Джона Хопкинса (APL) нашли материалы, которые могут собирать огромное количество чистейшей воды из воздуха.
Слева направо, исследователи по исследованию Чжиюн Ся, Мэтью Логан и Спенсер Ланжевен.
Как и в случае с аналогичными системами, ключ лежит в материале, называемом металлоорганическая структура (MOF). Эти структуры имеют самую большую площадь поверхности из всех известных материалов — фактически, если бы вы смогли развернуть всего один грамм MOF, этого было бы достаточно, чтобы покрыть футбольное поле.
И все это внутреннее пространство делает их идеальными для сбора и хранения воды.
Во многих предыдущих исследованиях удалось использовать MOF для поглощения водяного пара из воздуха и сбора его в жидкой форме для питья. Результаты варьировались от 100 мл воды на килограмм MOF, использованной в конструкции UC Berkeley в 2018 году, до более 1,3 л (0.3 галлона) в день за кг. Но новая система значительно превосходит эти достижения.
«Мы определили MOF, который мог бы производить 8,66 литра (2,3 галла) воды в день на килограмм MOF в идеальных условиях, что является выдающимся результатом», — говорит Чжиюн Ся, соавтор исследования.
«Это поможет нам углубить наше понимание этих материалов и послужить ориентиром для открытия методов сбора воды следующего поколения».
Чтобы создать эту более эффективную новую версию, команда ученых изучила 10 различных типов MOF, изучая, какие свойства сделали их более эффективными. Они также исследовали, как различные условия окружающей среды, такие как температура и влажность, влияют на их способность поглощать водяной пар.
Диаграмма, демонстрирующая, как металлоорганический каркас (MOF) захватывает воду из воздуха.
Ученые планируют продолжить изучение других типов MOF и того, как их можно комбинировать и настраивать, чтобы увидеть, может ли эта система работать более эффективно и, возможно, в более сухих условиях. В конце концов, именно в таких — засушливых местах питьевая вода крайне необходима.
Исследование было опубликовано в журнале Scientific Reports.
