Новый подход к сбору влаги из воздуха с помощью органических кристаллов

В ходе исследования научный сотрудник Патрик Комминс и научный сотрудник Мари Б. Аль-Хандави впервые наблюдали процесс самопроизвольной конденсации воды из пара в жидкую форму и движения по поверхности медленно сублимирующего органического кристалла. Было обнаружено, что это вызвано изменением ширины небольших каналов, которые появляются на поверхности кристалла с течением времени и направляют конденсированную воду по поверхности кристалла.

В статье под названием Автономный и направленный поток воды и транспорт частиц через сублимирующую динамическую поверхность кристалла опубликовано в журнале Природная химияИсследователи описывают процесс конденсации и движения воды, которая переносит частицы на поверхность кристаллов гексахлорбензола, соединения, которое часто используется в качестве фунгицида. Благодаря сублимации поверхность этого материала имеет жесткую топографию с четко выраженными параллельными каналами. Было замечено, что небольшие твердые частицы, такие как пыль или даже металлические наночастицы, автономно движутся вдоль каналов. Установлено, что движение этих частиц обусловлено конденсированной воздушной водой, которая мигрирует по каналам за счет изменения поперечного сечения и ширины каналов с течением времени.

Автономный поток воды ранее достигался с использованием либо поверхностных химических модификаций, либо точно изготовленных микроканалов, либо на поверхности природных систем, таких как некоторые растения или насекомые. Результаты этого нового исследования могут помочь в создании новых технологий использования природных источников воды, таких как роса и туман, которые в настоящее время используются только некоторыми пустынными растениями и животными для выживания. Новое исследование основано на понимании механизмов сбора воды такими биологическими структурами, но представляет принципиально иной механизм транспортировки воды.

«Движение воды на твердых поверхностях — одно из наиболее фундаментальных явлений, встречающихся в природе», — сказал Панче Наумов, руководитель Лаборатории интеллектуальных материалов и директор Центра интеллектуальных инженерных материалов, а также автор исследования. . «В ходе тысячелетних эволюционных процессов поверхности природных организмов были оптимизированы для эффективной транспортировки воды для выполнения различных функций жизнеобеспечения. Было замечено, что растения делают это, перемещая воду против силы тяжести. Наша команда открыла новый способ перемещать воду по динамической твердой поверхности — фундаментально новый основополагающий принцип сбора воды. Это может стать источником вдохновения для новых технологий, которые потенциально могут максимизировать эффективность экспериментальных систем, используемых для сбора влажности воздуха».