MWC 2018
2018
Computex
IFA 2018
Химики из Университета Айовы предложили необычный способ извлечения воды из атмосферы. Обычно для этого используются пористые абсорбенты в специальных условиях, часто энергозатратных. Новый метод предполагает полное отсутствие затрат на извлечение воды, для чего была разработана активируемая светом Солнца кристаллическая структура, чувствительная к ультрафиолетовому излучению. Это как неиссякаемая фляга с водой, черпающая влагу из воздуха.
Источник изображения: Iowa University
В общем случае исследователи использовали такой класс материалов, как металлоорганические каркасы (MOF). Такие материалы состоят из атомов металла в вершинах решётки, соединённых между собой органическими молекулами. Грубо говоря, металлические связи разрываются, а в разрыв вставляется органика. Это позволяет создавать материалы с огромными внутренними пустотами, гибко настраиваемыми под те или иные молекулы. Получаются как бы ящички определённого размера, в которые попадают и остаются там только те молекулы, которые физически туда помещаются. Так можно улавливать углекислый газ, что-либо вредное или, наоборот, полезное.
Однако разработка учёных из Айовы оказалась ещё хитрее. В их материале кристаллическая решётка под воздействием УФ-излучения меняет конфигурацию. Поначалу в ней нет полостей, способных абсорбировать влагу из воздуха, но после освещения внутренняя архитектура MOF перестраивается, открывая микроскопические каверны. Рентгеноструктурный анализ материала показал, что после облучения ультрафиолетом в этих новых полостях действительно присутствуют молекулы воды.
Подобные свойства позволяют выпускать «умные» сорбенты, которые не просто пассивно набирают влагу, а активируются солнечным светом. В лабораторных условиях материал удерживал около 5 % воды по отношению к собственной массе, что пока немного по сравнению с лучшими MOF-системами для сбора воды. Однако эксперимент стал доказательством концепции, что позволит в дальнейшем развивать материал и добиваться лучших характеристик.
Источник:
