מחקר חדש מציע דרכים לשפר את היעילות של קצירת מים, במיוחד ביחס לעיבוי מים מטיפות שנאספו.
העבודה מתמקדת בטיפול במחסור במים על ידי חקירת קצירת מים באטמוספירה. המים באוויר מקורם באידוי טבעי ומאולץ כאחד, כאשר עיבוי הוא השלב האחרון והמכריע בקצירת המים. עיבוי כרוך בגרעין, צמיחה והשלכת טיפות מים, שנאספות לאחר מכן. עם זאת, צמיחה בלתי נשלטת של טיפות מעובה המובילות להצפות פני השטח היא אתגר דחוף, המהווה איום לעיבוי בר קיימא.
כדי לזרז תהליך זה ולהשיג השלכת טיפות מסודרת ומהירה מהמשטח המתעבה, הצוות - אוניברסיטת טסינגואה - קיבל השראה מהטבע. הם הבחינו שהשטן הקוצני האוסטרלי - זן של לטאה - מפיץ ביעילות טיפות, כמו גשמים, טללים ומי בריכות, מקשקשיו לתעלות נימיות בין הקשקשים, ולבסוף מתחברים לפיו. מנגנון טבעי זה הפך מים לקלים יותר לאגירה ולצריכה. בנוסף, הצוות שאב השראה מדגים, במיוחד שפמנונים, בעלי שכבת ריר אפידרמיס המפחיתה את גרירת השחייה ומשפרת את ההסתגלות לסביבות מימיות. תובנות אלו מהטבע עונות על האתגרים של ניווט מסודר של טיפות ושל שפיכת טיפות בגרור נמוך, בהתאמה.
צוות המחקר השתמש בסיבי הידרוג'ל כדי ליצור תבנית מהונדסת על זכוכית, תוך שילוב התכונות המועילות של לטאות ושל שפמנון כאחד. סיב ההידרוג'ל הוא רשת חודרת הדדית של נתרן אלגינט ואלכוהול פוליוויניל עם משטח ומבנה קשת מפולימר חלקית. פני השטח, המעוטרים בשרשראות מסועפות -OH ו-COOH, מפגינים זיקה חזקה למולקולות מים. זיקה זו, יחד עם מבנה הקשת, מספקת כוח מניע מספיק לטיפות לעבור מהמצע המתעבה לסיב ההידרוג'ל. במקביל, השרשראות המסועפות -OH ו-COOH יכולות לשמור על מולקולות מים גם לאחר שטיפות עוזבות את פני השטח, מה שמסייע ביצירת סרט מים מבשר המשמן את החלקת טיפות.
כדי לצפות בתנועת טיפות, מולקולות ניאון שימשו כבדיקות. המסלולים שנלכדו חשפו קצב נדידה מרשים, כאשר טיפות שנוצרו על הזכוכית נשאבו במהירות אל סיב ההידרוג'ל, ובכך יצרו מחדש את אתרי העיבוי. ההצלחה טמונה ביישום בו-זמנית של שיפוע הרטבה כימי ובהפרש הלחץ של Laplace על פני סיבי ההידרוג'ל והזכוכית. אפקט השאיבה הביא להפחתה של למעלה מ-40% באנרגיה של מערכת משטח עיבוי טיפות, הפועלת כמקור הכוח המניע. "זה דומה לפיזור המים הכיווני על גבם של לטאות", מציין פרופסור קו.
החוקרים גם צפו הבדלים בתנועת המים על פני סיבי ההידרוג'ל בהשוואה לזה על זכוכית. על הזכוכית, טיפות התקדמו כיחידה מלוכדת עם היווצרות רצופה של זוויות מתקדמות חדשות, וכתוצאה מכך ערבוב מלא של בדיקות פלורסנט בתוך הטיפה במהלך ההתקדמות. לעומת זאת, החלקה של טיפות על משטח סיבי ההידרוג'ל הפגינה התנהגות שכבתית. שכבת המים הפנימית נקשרה למשטח ההידרוג'ל, בעוד השכבה החיצונית החליקה ללא מגע ישיר עם משטח ההידרוג'ל. "השרשרות המשתלשלות מעל פני ההידרוג'ל פועלות כמו שכבת הריר של השפמנון, ומשמנים את החיכוך בין הטיפות למשטח המתעבה", מסביר ד"ר ג'י.
דפוס סיבי הידרוג'ל מהונדס זה הגדיל את קצב העיבוי ב-85.9% ללא צורך בהזנת אנרגיה חיצונית. יתר על כן, הוא יושם בהצלחה כדי לשפר את קצב איסוף המים של טיהור מים באידוי סולארי ב-109%. מחקר זה לא רק סיפק תובנות לגבי תופעות טבע אלא גם סימן ניסיון חדש לתמרן תנועת טיפות להתעבות. הממצאים מניחים את הבסיס למאמצים עתידיים בגילוי תופעות ותרגום תיאוריות ליישומים מעשיים.
- הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
- PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
- PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
- מקור: https://envirotecmagazine.com/2024/01/31/bioinspired-hydrogel-patterning-offers-more-effective-ways-to-harvest-water/
- :הוא
- :לֹא
- a
- להשיג
- לרוחב
- לפעול
- משחק
- בנוסף
- כתובת
- פְּנִיָה
- מתקדם
- קידום
- מתקדם
- יתרון
- זִיקָה
- לאחר
- AIR
- כּוֹהֶל
- גם
- an
- ו
- בקשה
- יישומים
- יישומית
- ARE
- AS
- אטמוספרי
- ניסיון
- אוסטרלי
- באנרים
- התנהגות
- להיות
- בֵּין
- מלוכדות
- שניהם
- אבל
- by
- CAN
- נתפס
- שרשראות
- לאתגר
- האתגרים
- ערוצים
- כימי
- סין
- מגובש
- לגבות
- אוסף
- לעומת
- להשלים
- במקביל
- מקשר
- לצרוך
- צור קשר
- תוכן
- לעומת זאת
- יכול
- יחד
- מכוסה
- לִיצוֹר
- אשראי
- מכריע
- שטן
- הבדל
- ישיר
- כוונים
- נכה
- מגלה
- פיזור
- dr
- נהיגה
- בְּמַהֲלָך
- קל יותר
- השפעה
- אפקטיבי
- יְעִילוּת
- יעילות
- או
- מוּעֳסָק
- מאמצים
- אנרגיה
- מהונדס
- להגביר את
- שיפור
- סביבות
- Envirotec
- אֲפִילוּ
- בסופו של דבר
- הוצג
- תערוכות
- מוצגים
- לְזַרֵז
- מסביר
- היכרות
- חיצוני
- תכונות
- סרט צילום
- סופי
- ממצאים
- דג
- מתמקד
- בעד
- להכריח
- מאולץ
- טופס
- התהוות
- נוצר
- קרן
- חיכוך
- החל מ-
- עתיד
- זכוכית
- שיפועים
- גדול
- צמיחה
- קציר
- קְצִיר
- גָבוֹהַ
- אולם
- HTTPS
- הִידרָצִיָה
- תמונה
- מרשים
- לשפר
- in
- שילוב
- גדל
- פְּנִימִי
- קלט
- תובנות
- השראה
- אל תוך
- כרוך
- IT
- שֶׁלָה
- jpg
- שכב
- שכבה
- מרובד
- מוביל
- יציאה
- שקרים
- כמו
- עשוי
- לעשות
- מסומן
- מנגנון
- הֲגִירָה
- ערבוב
- יותר
- יתר על כן
- פה
- המהלך
- תנועה
- ריר
- טבעי
- טבע
- ניווט
- רשת
- חדש
- לא
- ללא חתימה
- הערות
- רומן
- להתבונן
- שנצפה
- of
- המיוחדות שלנו
- on
- רק
- or
- יותר
- במיוחד
- תבנית
- אפלטון
- מודיעין אפלטון
- אפלטון נתונים
- POND
- להחזיק
- מעשי
- יישומים מעשיים
- מבשר
- ללחוץ
- דחוף
- לחץ
- תהליך
- פרופסור
- ובלבד
- מספק
- שאיבה
- מוסמך
- מָהִיר
- מהיר
- ציון
- הפחתה
- הפחתה
- יחס
- מחקר
- חוקרים
- בהתאמה
- הביא
- וכתוצאה מכך
- לִשְׁמוֹר
- גילה
- מאזניים
- מחסור
- נְשִׁירָה
- דומה
- בו זמנית
- אתרים
- עור
- החלקה
- להחליק
- נתרן
- סולרי
- מָקוֹר
- במיוחד
- התפשטות
- שלב
- חנות
- חזק
- מִבְנֶה
- לימוד
- המצע
- הצלחה
- בהצלחה
- כזה
- מספיק
- מציע
- משטח
- בר קיימא
- במהירות
- שחיה
- מערכת
- נבחרת
- זֶה
- השמיים
- שֶׁלָהֶם
- אז
- שם.
- בכך
- אלה
- הֵם
- זֶה
- איום
- ל
- לקח
- לקראת
- Tsinghua
- בלתי נשלט
- יחידה
- אוניברסיטה
- מנוצל
- היה
- מים
- דרכים
- היו
- אשר
- בזמן
- עם
- בתוך
- לְלֹא
- תיק עבודות
- זפירנט