Anonim

Forskere oppretter uhell nanoroder som høster vann fra luften

materialer

Michael Irving

14. juni 2016

Forskere har ved et uhell skapt nanoroder som kan absorbere vann ved lav luftfuktighet og utvise det som fuktigheten øker

Læring fra dine feil er en nøkkellivslesjon, og det er en forsker ved Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) kan attestere. Etter utilsiktet oppretting av karbonrike nanoroder oppdaget teamet at den utilsiktede oppfinnelsen oppfører seg uvanlig med vann, viser en 20-årig teori og potensielt bane vei til lav-energi vanninnsamlingssystemer og svettefjerningsstoffer.

Forskerne merker at vanlige materialer vil absorbere mer vann da luftfuktigheten i luften øker. Men mellom 50 og 80 prosent relativ fuktighet, vil disse nanorodene faktisk gjøre det motsatte og utvise vann, en oppførsel de sier er ikke delt av noe annet materiale. Under dette området oppfører de seg som normalt, så prosessen er reversibel ved å senke fuktigheten igjen.

"Vårt uvanlige materiale oppfører seg litt som en svamp, det vrider seg halvveis før det er fullstendig mettet med vann, " sier David Lao, PNNL forskningsassistent og skaperen av materialet.

Disse nanorodene ble skapt ved en feil mens de prøvde å fremstille magnetiske nanotråder, og forskerne bestemte seg for å gi ulykkene en nærmere titt. På å undersøke dem med et dampanalyseinstrument, oppdaget Satish Nune, en av forfatterne av forskningspapiret, at strukturen faktisk mistet vekten da fuktigheten økte.

Forutsatt at utstyret virket feil fungerte forskerne om til et mikroskop, og kunne observere vann som kommer fra mellom grenene av nanorodene og deretter fordampe ved høyere luftfuktighet.

Ved å undersøke hvorfor dette var tilfelle, så teamet på tidligere arbeider og funnet papir fra 2012 og 2013 som forklarer hvordan vannet kan spontant fordampe når det er begrenset i et område bare 1, 5 nm bredt, eller når det er tett omgitt av hydrofobe materialer. Observasjoner går selv så langt tilbake som på 1990-tallet, da forskere som eksperimenterte med krystalliserte proteiner, merket lignende hendelser og teoretiserte at noen ukjente prosesser gjorde at vannet raskt kunne fordampe.

Nylig forskning på PNNL ser ut til å være første gang dette fenomenet har blitt sett direkte i handling. Lagets hypotese var at vannet kondenserer og tegner grenene av nanorodene sammen, og når de når 1, 5 nm terskelen, som angitt i det foregående arbeidet, fordampes vannet raskt.

"Nå som vi har kommet over det opprinnelige sjokket av denne uforutsette oppførelsen, tenker vi på de mange måtene det kan utnyttes for å forbedre livskvaliteten vår, " sier David Heldebrant, den andre forfatteren av papiret .

Potensielle applikasjoner inkluderer et system for å ta fuktighet fra luften i en ørken og deretter skille ut det oppsamlede vannet når et visst fuktighetsnivå er nådd, eller som en membran i klær for å fjerne svette, konvertere den til damp for utvisning utenfor.

"Men før vi kan sette disse nanorodene til god bruk, trenger vi å kunne kontrollere og perfeksjonere deres størrelse og form, " sier nune. I den hensikten er teamet sikte på å forbedre effektiviteten av nanorodene 'vannspytteevner utenfor sin nåværende estimerte kapasitet på 10-20 prosent. Ytterligere undersøkelser vil undersøke nanorodens kjemiske og fysiske egenskaper og avgjøre om metoden kan brukes i forskjellige nanomaterialer for å samle andre væsker, som metanol.

Forskningen har blitt publisert i tidsskriftet Nature Nanotechnology .

Videoen nedenfor viser den første eksperimentelle visning av en vannutvisningshendelse fra karbon nanorods.

Kilde: Pacific Northwest National Laboratory

Forskere har ved et uhell skapt nanoroder som kan absorbere vann ved lav luftfuktighet og utvise det som fuktigheten øker

Anbefalt Redaksjonens