Ekstrak nanomaterial ringan seperti pena udara yang bisa diminum

Kolaborasi ilmiah internasional telah mengembangkan nanomaterial baru untuk memanen air minum air secara efisien di udara. Nanomaterial dapat mengandung lebih dari tiga kali beratnya di dalam air dan dapat mencapai ini jauh lebih cepat daripada teknologi komersial yang ada, karakteristik yang memungkinkan potensinya dalam aplikasi langsung untuk menghasilkan air minum dari udara.

Kolaborasi ini diarahkan oleh Pusat Keunggulan Dewan Penelitian Australia untuk Ilmu Karbon dan Inovasi (ARC CoE-CSI), profesor rekanan UNSW, Rakesh Joshi, dan profesor pemenang Nobel, Sir Kostya Novoselov. Profesor Joshi berbasis di School of Material Science and Engineering, University of New Wales del Sur (UNSW). Profesor Novoselov berbasis di Universitas Nasional Singapura.

KE Laporan PBB Dia memperkirakan bahwa 2,2 miliar orang kekurangan air minum dengan cara yang aman.

Di bumi, ada sekitar 13 juta raksasa air yang tergantung di atmosfer (Sydney Harbour memiliki 500 gigalis). Meskipun itu hanya sebagian kecil dari air total di Bumi, itu masih sama dengan sumber air tawar yang substansial.

“Teknologi kami akan memiliki aplikasi di wilayah mana pun di mana kami memiliki kelembaban yang cukup tetapi akses terbatas atau ketersediaan pembersihan air minum“, Kata Dr. Joshi.

Profesor Novoselov mengatakan: “Ini adalah contoh yang sangat baik tentang bagaimana kolaborasi interdisipliner dan global dapat mengarah pada solusi praktis untuk salah satu masalah paling mendesak di dunia: akses ke air bersih.”

Investigasi adalah diterbitkan di dalamnya Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional.

Temukan Sihir di Tautan

Novel nanomaterial didasarkan pada bentuk yang dipelajari dengan baik dari Graphene oxideyang merupakan jaringan karbon dari atom tunggal dengan ketebalan yang difungsikan dengan kelompok yang mengandung oksigen. Graphene oxide memiliki sifat adsorpsi air yang baik, yang merupakan sifat yang memungkinkan air untuk bergabung dengan permukaan suatu bahan.

Kalsium juga memiliki sifat adsorpsi air yang baik. Tim peneliti memutuskan untuk melihat apa yang terjadi jika Anda berinteraksi Ion kalsium (California²⁺) di dalamnya Graphene oksida.

Apa yang terjadi tidak terduga.

Karakteristik penting dari bahan yang secara efektif menyerap air adalah ikatan hidrogen yang kuat antara air dan bahan di mana ia diadsorpsi, sesuatu yang dimiliki masing -masing graphene oksida dan kalsium. Semakin kuat ikatan hidrogen, semakin banyak bahan yang dapat menyerap air.

Tetapi beberapa sihir terjadi ketika Anda berinteraksi kalsium ke dalam oksigen ke dalam graphene oxide.

Dalam graphene oksida antara kalsium, sinergi antara kalsium dan oksigen yang memfasilitasi adsorpsi air yang luar biasa.

Apa yang ditemukan oleh tim peneliti adalah bahwa cara kalsium berkoordinasi dengan oksigen dalam graphene mengubah resistensi ikatan hidrogen antara air dan kalsium untuk membuat ikatan ini lebih kuat.

“Kami mengukur jumlah air yang diadsorpsi pada graphene oxide sendiri dan mengukur X. Kami mengukur jumlah air yang diadsorpsi dalam kalsium itu sendiri dan diperoleh Y. Ketika kami mengukur jumlah air yang diadsorbasi dalam graphene oksida yang interval dengan kalsium, kata xaoa lebih dari x. Penulis di koran.

“Ikatan hidrogen yang lebih kuat ini adalah salah satu alasan kapasitas ekstrem dari bahan untuk menyerap air,” katanya.

Itu juga ringan sebagai pena

Ada lebih banyak penyesuaian desain yang dibuat peralatan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi air dari bahan: mereka membuat graphene oxide antara kalsium dalam bentuk aergel, salah satu bahan padat paling ringan yang diketahui.

Aerogel diganggu oleh pori -pori mikro hingga ukuran nanometrik, memberi mereka permukaan besar, yang membantu airgel ini membentuk air adsorbal lebih cepat daripada graphene oksida standar.

Airgel juga menyediakan sifat -sifat yang mirip dengan spons bahan yang memfasilitasi proses disorpsi, atau pelepasan air membran.

“Satu -satunya energi yang dibutuhkan oleh sistem ini adalah jumlah kecil yang diperlukan untuk memanaskan sistem sekitar 50 derajat untuk melepaskan air aergel,” kata Profesor Daria Andreeva, rekan penulis surat kabar.

Kekuatan superkomputer

Penelitian ini didasarkan pada pekerjaan eksperimental dan teoritis yang didasarkan pada superkomputer infrastruktur komputasi nasional Australia (NCI) di Canberra.

Profesor Amir Karton dari University of New England mengarahkan pekerjaan komputasi untuk memberikan pemahaman penting tentang mekanisme yang mendasarinya.

“Simulasi yang dimodelkan yang dibuat dalam superkomputer menjelaskan interaksi sinergis kompleks di Tingkat molekulerDan ide -ide ini sekarang membantu merancang sistem yang lebih baik untuk generasi air atmosfer, menawarkan solusi berkelanjutan untuk meningkatnya tantangan ketersediaan air tawar di Australia regional dan di daerah dengan peningkatan air di seluruh dunia, “kata Profesor Karton.

Kekuatan sains tanpa batas

Ini tetap merupakan penemuan penelitian mendasar yang membutuhkan pengembangan yang lebih besar. Industri ini telah berkolaborasi dalam proyek ini untuk membantu memperluas teknologi ini dan mengembangkan prototipe untuk pengujian.

“Apa yang telah kami lakukan adalah menemukan ilmu mendasar di balik proses adsorpsi kelembaban dan peran penyatuan hidrogen. Pengetahuan ini akan membantu menyediakan air minum bersih ke proporsi yang besar dari 2,2 miliar orang yang tidak memiliki akses ke sana, menunjukkan bahwa Dampak Sosial oleh Penelitian Kolaboratif Dari pusat kami, “kata Direktur CoE-CSI dan salah satu rekan penulis di surat kabar, Profesor Liming Dai.

Penelitian adalah a Kolaborasi Global Di antara kelompok -kelompok penelitian Australia, Cina, Jepang, Singapura dan India.