Vật liệu mới "hút" nước sạch từ không khí

Các nhà khoa học cho biết, loại vật liệu mới này có thể làm cho điều không tưởng là 'hút nước từ không khí' trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết.

Một trong những cách 'không tưởng' để tìm nguồn cung cấp nước uống trong những khu vực bị ảnh hưởng bởi hạn hán là 'hút' nước từ không khí. Và giờ đây, một loại vật liệu mới được phát triển bởi các nhà khoa học tại Mỹ có thể làm cho điều 'không tưởng' này dễ dàng hơn bao giờ hết.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard tạo ra vật liệu này đã lấy cảm hứng từ một loạt các đặc điểm ngưng tụ nước ở các loài sinh vật khác nhau, để phát triển một hệ thống tổng hợp có một không hai trong việc khai thác và vận chuyển nước từ khí quyển.

'Mọi người đều hào hứng với những nghiên cứu lấy cảm hứng từ sinh học', joanna Aizenberg, nhà sinh vật học hóa học đến từ viện Wyss Harvard (Anh) cho biết. 'Tuy nhiên, cho đến nay, chúng ta có xu hướng mô phỏng một hệ thống tự nhiên tại một thời điểm'.

Nhóm các nhà khoa học tại Harvard cho biết, phương thức nghiên cứu của họ có phần khác biệt. Hệ thống của nhóm kết hợp các yếu tố từ 3 loài thực vật và động vật khác nhau để tạo ra một loại vật liệu mà họ đòi hỏi phải hút nước nhanh hơn so với các bề mặt tổng hợp khác được thiết kế để bẫy ngưng tụ nước.

Theo nhóm nghiên cứu, có rất nhiều thách thức trong việc 'hút' nước từ không khí. Đó là việc kiểm soát kích cỡ, tốc độ và hướng của những giọt nước, cũng như cách mà chúng hình thành và cả dòng chảy trên bề mặt.


Vật liệu mới của các nhà khoa học Mỹ sẽ giúp rất nhiều người sống ở những nơi hạn hán có nước sạch. (Ảnh: Aizenberg Lab/Harvard SEAS)

Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã sao chép những bướu nhỏ trên vỏ của bọ cánh cứng sa mạc Namib, thứ giúp chúng tích nước từ không khí.

Các nhà khoa học nói rằng, những bướu ở phần trên cùng của vỏ (để ngưng tụ nước) và những phần nhẵn xung quanh (có tác dụng chống ẩm) giúp loài côn trùng này thu thập nước, nhưng nhóm của Aizenberg nhận ra rằng, hình dạng lồi của phần nhô ra trên mình chúng cũng có thể giúp tổng hợp nước.

Sử dụng kiểu mẫu mô phỏng bọ Namib, nhóm nghiên cứu phát hiện ra, cơ chế bẫy nước tự nhiên này có thể được tăng cường bằng cách bắt chước hình dáng và độ dốc của gai xương rồng, giúp thu thập những giọt nước dễ dàng hơn.

Bằng cách kết hợp thêm một lớp phủ nano được thiết kế mô phỏng theo bề mặt trơn nhẵn của cây nắp ấm, vật liệu mới có thể tạo điều kiện để hình thành những giọt nước lớn hơn.

'Qua thí nghiệm chúng tôi thấy rằng, hình dạng của những chiếc bướu có thể tạo điều kiện cho việc ngưng tụ nước', Kyoo-Chul Park, một trong các nhà nghiên cứu cho biết.

'Bằng cách tối ưu hóa hình dạng của bướu thông qua mô hình lý thuyết chi tiết và kết hợp nó với dạng đối xứng của gai xương rồng cùng lớp phủ gần như không có ma sát của cây nắp ấm, chúng tôi đã thiết kế một loại vật liệu có thể thu thập và vận chuyển một lượng nước lớn hơn trong thời gian ngắn hơn so với các loại vật liệu khác'.

Loại vật liệu mới này còn có thể kết hợp cùng với một công nghệ khác được gọi là Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces giúp vật liệu thu thập nước theo những cách mà người ta cho là bất khả thi.

'Các bướu được thiết kế hợp lý để lồng ghép các cơ chế này có thể phát triển và vận chuyển những giọt nước lớn, thậm chí chống lại trọng lực và khắc phục những ảnh hưởng của một gradient nhiệt độ không thuận lợi', trích đoạn bài báo công bố nghiên cứu trên tạp chí Nature.

Kỹ thuật này không chỉ giúp thu nước từ không khí trong khu vực bị ảnh hưởng bởi hạn hán, nó còn có thể được sử dụng để tăng cường sự ngưng tụ nước trong máy móc công nghiệp.

'Có thể lấy ví dụ như nhà máy nhiệt điện, dựa trên bình ngưng để chuyển đổi nhanh hơi nước thành nước lỏng', Philseok Kim, một thành viên trong nhóm cho biết. 'Thiết kế này có thể giúp tăng tốc độ cho quá trình đó và thậm chí cho phép nó hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, cải thiện đáng kể hiệu suất tổng thể'.

Với khoảng 1,2 tỷ người trên thế giới sống chung với tình trạng khan hiếm nước và 2/3 dân số thế giới thiếu nước hàng tháng, tiềm năng của công nghệ như thế này có thể tạo ra sự khác biệt rất lớn với cuộc sống của rất nhiều người.

TIN LIÊN QUAN

Đại học Harvard phát triển vaccine di động không cần bảo quản lạnh

Thay vì phải bảo quản lạnh vaccine vốn tốn điện, phức tạp và đòi hỏi yêu cầu khắt khe, bây giờ người ta chỉ bảo quản nguyên liệu thô trực tiếp tạo ra thuốc hoặc vaccine.

Các nhà khoa học tìm ra cách tạo ra pin lithium-ion từ bia

Phương pháp này có thể tạo ra các điện cực rẻ và hiệu quả hơn.

Đồ bơi, lặn chống lạnh lấy cảm hứng từ động vật

Viện Công nghệ Massachusetts (MIT), Mỹ đang nghiên cứu chế tạo một bộ quần áo mặc dưới nước - lấy cảm hứng từ những loài động vật như hải ly, với thiết kế đặc biệt giúp giữ ấm ở dưới nước và nhanh khô ráo.

Tại sao chúng ta thường cảm thấy khát nước trước khi đi ngủ?

Đã bao giờ bạn tự hỏi rằng tại sao chúng ta thường cảm thấy khát nước khi đi ngủ chưa? Hãy tìm hiểu về cơ chế sinh học của cơ thể để tránh những ảnh hưởng xấu đến sức khỏe nhé.

Công nghệ biến nước thải thành dầu thô sinh học

Các nhà khoa học Mỹ sử dụng công nghệ hóa lỏng thủy nhiệt với nhiệt độ và áp suất cao để biến nước thải thành dầu thô sinh học chỉ trong vài phút.

Thằn lằn quỷ gai hút nước từ cát sa mạc

Thằn lằn quỷ gai sử dụng làn da như một ống hút nước, giúp chúng sống sót trên sa mạc khô cằn ở Australia.

Các nhà khoa học nghiên cứu giải pháp sạc điện thoại mới, khá lạ lùng

Các nhà khoa học ở Anh quốc đã công bố một loại pin nhiên liệu sạch mới có khả năng chuyển chất thải của con người thành điện năng để sạc cho các thiết bị

Phát minh mới có thể biến nước tiểu thành điện năng

Bạn đã bao giờ nghĩ có thể biến nước tiểu thành điện năng? Không ngớ ngẩn chút nào. Giờ đây điều đó đã trở thành sự thật, không chỉ vậy, nguồn điện này có giá sản xuất rẻ và có công suất đầu ra vượt trội so với các máy phát điện cùng loại trước đây.

THỦ THUẬT HAY

Cách sửa lỗi "The Hosted Network Couldn’t Be Started" trên Windows

Trên laptop người dùng có thể sử dụng tính năng phát WiFi từ laptop để biến máy tính trở thành một Router. Tuy nhiên lỗi 'The Hosted Network Couldn’t Be Started' khiến bạn không thể phát được WiFi. Nếu gặp tình trạng

Cách cập nhật iOS 15.1 chính thức để sở hữu nhiều tính năng mới xịn sò

iOS 15.1 chính thức của Apple phát hành cho iPhone với tính năng mới như SharePlay trong FaceTime, ProRes, chứng nhận tiêm chủng Covid-19 trong Ví (Apple Wallet). Sau đây là cách cập nhật iOS 15.1 chính thức...

Thêm bạn vào danh bạ trên Gmail

Việc bổ sung thêm một tài khoản email mới vào danh bạ Gmail sẽ giúp cho việc liên lạc và gửi email của bạn tới bạn bè, người thân một cách dễ dàng hơn.Gmail cho iOS

ReProvision - Tinh chỉnh tự động gia hạn ứng dụng thay thế tốt nhất cho Cydia Extender

Đây là một tính năng khiến cho ReProvision nổi bật hơn các đối thủ cạnh tranh như Ext3nder Installer hay Extender Reloaded (hai tinh chỉnh chỉ cung cấp khả năng gia hạn trước thời gian bị thu hồi), điều đó có nghĩa là

Hướng dẫn dùng GIF Toaster tạo ảnh GIF từ Live Photo trên iPhone

Live Photos là tính năng tuyệt vời dành cho máy ảnh iPhone. Và bạn có thể dễ dàng chia sẻ chúng với người dùng iPhone, iPad hoặc Mac.

ĐÁNH GIÁ NHANH

Đánh giá Lenovo IdeaPad 100s - Giá rẻ nhiều tiện ích

Dù thuộc phân khúc dưới phổ thông với giá bán chưa tới 5 triệu đồng nhưng Lenovo IdeaPad 100 vẫn được trang bị nhiều tiện ích hỗ trợ tốt cho người dùng trong một thiết kế tổng thế khá gọn và đẹp.

Trên tay và đánh giá nhanh Philips E331: Đế sạc rời, pin trâu, giá dưới 1 triệu

Dù tốc độ phát triển lẫn bão hoà của smartphone trên thị trường, thì điện thoại cơ bản vẫn có một chỗ đứng nhất định.

Đánh giá chi tiết Samsung Galaxy A32

Mình có dịp được trải nghiệm Samsung Galaxy A32 ngay khi nó vừa được công bố và bài viết này sẽ chia sẻ nhanh những trải nghiệm của mình đối với thiết bị này.