Bioinspired Hydrogel Patterning Offers More Effective Ways To Harvest Water

প্লেটো দ্বারা প্রকাশিত

অনুসরণকারী: 0

bioinspired-hydrogel — গ্লাসে মুদ্রিত হাইড্রোজেল ফাইবারগুলি আংশিকভাবে ক্রসলিঙ্কযুক্ত ঝুলন্ত চেইন দ্বারা আবৃত, যা জলের অণুর প্রতি দুর্দান্ত সখ্যতা প্রদর্শন করে। তারা ফোঁটা সংগ্রহের জন্য টিকটিকির আঙ্গুলের খাঁজের মতো কাজ করে এবং তাদের পৃষ্ঠটি ক্যাটফিশের ত্বকে শ্লেষ্মা অনুকরণ করার জন্য একটি হাইড্রেশন স্তর তৈরি করতে পারে যাতে ফোঁটা চলাচল আরও মসৃণ এবং দ্রুত হয় (চিত্র ক্রেডিট: © সায়েন্স চায়না প্রেস)।

একটি নতুন সমীক্ষা জল সংগ্রহের কার্যকারিতা উন্নত করার উপায়গুলির পরামর্শ দেয়, বিশেষত সংগৃহীত ফোঁটাগুলি থেকে জলের ঘনীভবনের ক্ষেত্রে।

কাজটি বায়ুমণ্ডলীয় জল সংগ্রহের অন্বেষণের মাধ্যমে জলের ঘাটতি মোকাবেলায় মনোনিবেশ করে। বায়ুতে জল প্রাকৃতিক এবং জোরপূর্বক বাষ্পীভবন উভয় থেকেই উদ্ভূত হয়, ঘনীভবন জল সংগ্রহের চূড়ান্ত এবং গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। ঘনীভূতকরণের মধ্যে নিউক্লিয়েশন, বৃদ্ধি এবং জলের ফোঁটাগুলির ক্ষরণ জড়িত, যা পরে সংগ্রহ করা হয়। যাইহোক, ঘনীভূত ফোঁটাগুলির অনিয়ন্ত্রিত বৃদ্ধি যা ভূপৃষ্ঠের বন্যার দিকে পরিচালিত করে তা একটি চাপের চ্যালেঞ্জ, যা টেকসই ঘনীভবনের জন্য হুমকিস্বরূপ।

এই প্রক্রিয়াটিকে ত্বরান্বিত করতে এবং ঘনীভূত পৃষ্ঠ থেকে সুশৃঙ্খল এবং দ্রুত ফোঁটা নির্গত করার জন্য, দল - সিংহুয়া বিশ্ববিদ্যালয় - প্রকৃতি থেকে অনুপ্রেরণা নিয়েছিল। তারা দেখেছে যে অস্ট্রেলিয়ান কাঁটাযুক্ত শয়তান - একটি প্রজাতির টিকটিকি - দক্ষতার সাথে বৃষ্টি, শিশির এবং পুকুরের জলের মতো ফোঁটা ছড়িয়ে দেয়, এর আঁশ থেকে আঁশের মধ্যে কৈশিক চ্যানেলে, অবশেষে এটির মুখের সাথে সংযোগ স্থাপন করে। এই প্রাকৃতিক প্রক্রিয়াটি জলকে সংরক্ষণ এবং ব্যবহার করা সহজ করে তুলেছে। অতিরিক্তভাবে, দলটি মাছ, বিশেষ করে ক্যাটফিশ থেকে অনুপ্রেরণা নিয়েছিল, যা একটি এপিডার্মাল শ্লেষ্মা স্তর ধারণ করে যা সাঁতারের টানা হ্রাস করে এবং জলীয় পরিবেশে অভিযোজনযোগ্যতা বাড়ায়। প্রকৃতির এই অন্তর্দৃষ্টিগুলি যথাক্রমে সুশৃঙ্খল ড্রপলেট নেভিগেশন এবং লো-ড্র্যাগ ড্রপলেট শেডিংয়ের চ্যালেঞ্জগুলিকে মোকাবেলা করে।

গবেষণা দলটি টিকটিকি এবং ক্যাটফিশ উভয়ের সুবিধাজনক বৈশিষ্ট্যগুলিকে একত্রিত করে কাচের উপর একটি ইঞ্জিনিয়ারড প্যাটার্ন তৈরি করতে হাইড্রোজেল ফাইবার নিযুক্ত করেছিল। হাইড্রোজেল ফাইবার হল সোডিয়াম অ্যালজিনেট এবং পলিভিনাইল অ্যালকোহলের আংশিকভাবে পলিমারাইজড পৃষ্ঠ এবং খিলান কাঠামোর একটি আন্তঃপ্রবেশকারী নেটওয়ার্ক। পৃষ্ঠ, শাখাযুক্ত –OH এবং –COOH চেইন দ্বারা সজ্জিত, জলের অণুর জন্য একটি শক্তিশালী সখ্যতা প্রদর্শন করে। এই সম্বন্ধ, খিলান কাঠামোর সাথে মিলিত, ফোঁটাগুলিকে ঘনীভূত স্তর থেকে হাইড্রোজেল ফাইবারে যাওয়ার জন্য পর্যাপ্ত চালিকা শক্তি সরবরাহ করে। একই সাথে, শাখাযুক্ত –OH এবং –COOH চেইনগুলি ফোঁটাগুলি পৃষ্ঠ থেকে বেরিয়ে যাওয়ার পরেও জলের অণুগুলিকে ধরে রাখতে পারে, একটি অগ্রদূত জলের ফিল্ম গঠনে সহায়তা করে যা ফোঁটা স্লাইডিংকে লুব্রিকেট করে।

ফোঁটা আন্দোলন পর্যবেক্ষণ করতে, ফ্লুরোসেন্ট অণুগুলি প্রোব হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল। ক্যাপচার করা ট্র্যাজেক্টোরিগুলি একটি চিত্তাকর্ষক মাইগ্রেশন হার প্রকাশ করে, গ্লাসে তৈরি ফোঁটাগুলি দ্রুত হাইড্রোজেল ফাইবারে পাম্প করা হয়, যার ফলে ঘনীভূত সাইটগুলি পুনরুত্থিত হয়। সফলতা রাসায়নিক ভেজা গ্রেডিয়েন্টের সমসাময়িক প্রয়োগ এবং হাইড্রোজেল ফাইবার এবং গ্লাস জুড়ে ল্যাপ্লেস চাপের পার্থক্যের মধ্যে রয়েছে। পাম্পিং ইফেক্টের ফলে ড্রপলেট-কনডেনসিং সারফেস সিস্টেমের শক্তি 40% এর বেশি কমে যায়, চালিকা শক্তির উৎস হিসেবে কাজ করে। "এটি টিকটিকির আঙ্গিকের উপর দিকনির্দেশক জলের বিচ্ছুরণের অনুরূপ", প্রফেসর কিউ নোট করেছেন।

গবেষকরা গ্লাসের তুলনায় হাইড্রোজেল ফাইবার পৃষ্ঠের জলের গতিবিধিতে পার্থক্যও পর্যবেক্ষণ করেছেন। কাচের উপর, ফোঁটাগুলি নতুন অগ্রসরমান কোণগুলির ধারাবাহিক গঠনের সাথে একটি সমন্বিত একক হিসাবে অগ্রসর হয়, যার ফলে অগ্রগতির সময় ফোঁটার মধ্যে ফ্লুরোসেন্ট প্রোবের সম্পূর্ণ মিশ্রণ ঘটে। বিপরীতে, হাইড্রোজেল ফাইবার পৃষ্ঠের উপর ফোঁটা স্লাইডিং একটি স্তরযুক্ত আচরণ প্রদর্শন করে। জলের অভ্যন্তরীণ স্তর হাইড্রোজেল পৃষ্ঠের সাথে আবদ্ধ হয়, যখন বাইরের স্তরটি হাইড্রোজেল পৃষ্ঠের সাথে সরাসরি যোগাযোগ ছাড়াই পিছলে যায়। "হাইড্রোজেল পৃষ্ঠের উপর ঝুলন্ত চেইনগুলি ক্যাটফিশের শ্লেষ্মা স্তরের মতো কাজ করে, ফোঁটা এবং ঘনীভূত পৃষ্ঠের মধ্যে ঘর্ষণকে তৈলাক্ত করে," ডঃ জি ব্যাখ্যা করেন।

এই ইঞ্জিনিয়ারড হাইড্রোজেল ফাইবার প্যাটার্নটি বাহ্যিক শক্তি ইনপুটের প্রয়োজন ছাড়াই ঘনীভবনের হার 85.9% বৃদ্ধি করেছে। অধিকন্তু, সৌর বাষ্পীভবন জল পরিশোধনের জল সংগ্রহের হার 109% বাড়ানোর জন্য এটি সফলভাবে প্রয়োগ করা হয়েছিল। এই অধ্যয়নটি শুধুমাত্র প্রাকৃতিক ঘটনা সম্পর্কে অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করেনি বরং ঘনীভবনের জন্য ফোঁটা আন্দোলনকে ম্যানিপুলেট করার একটি অভিনব প্রচেষ্টাকে চিহ্নিত করেছে। ফলাফলগুলি ঘটনা আবিষ্কার এবং তত্ত্বগুলিকে ব্যবহারিক প্রয়োগে অনুবাদ করার জন্য ভবিষ্যতের প্রচেষ্টার ভিত্তি স্থাপন করে।