В атмосфере Земли находится примерно 13 млн гигалитров воды, и в некоторых регионах планеты больше питьевую воду взять неоткуда. Международная команда ученых разработала наноматериал на основе графена, способный вытягивать из атмосферы в три раза больше влаги, чем весит сам, и быстрее, чем могут предложить существующие технологии. «Наша технология найдет применение в любом регионе, где есть достаточная влажность, но ограничен доступ к чистой питьевой воде», — заявил Ракеш Джоши, один из руководителей научной группы.
В основе нового наноматериала хорошо известная форма оксида графена — углеродная решетка толщиной в один атом c кислородсодержащими группами. Оксид графена хорошо поглощает воду, связывая ее с поверхностью материала. Кроме того, ученые добавили в оксид графена ионы кальция, вещества, которое тоже обладает высокими свойствами адсорбции.
Важная характеристика материалов, которые эффективно поглощают воду, — прочные водородные связи между водой и адсорбирующим материалом. Чем сильнее такая связь, тем больше воды может впитать материал. Но когда кальций соединяется с кислородом в оксиде графена, возникает синергия, в результате чего прочность водородных связей между водой и кальцием становится еще выше. Это неожиданное свойство стало одной из причин эффективности нового материала.
Еще одно изменение улучшило способность оксида графена адсорбировать воду: материал был изготовлен в форме легкого, но твердого аэрогеля. Поскольку аэрогели пронизаны порами размером от микро до нанометров, у них огромная площадь поверхности, что помогает им адсорбировать воду гораздо быстрее, чем обычному оксиду графена. Вдобавок, аэрогель придает материалу свойства губки, которые облегчают процесс выделения воды из мембраны.
«Единственная энергия, необходимая этой системе, — это небольшое количество, необходимое для нагрева системы примерно до 50 градусов для высвобождения воды из аэрогеля», — сказала Дарья Андреева, соавтор статьи.
Открытие, сделанное командой из Австралии, Великобритании и Сингапура, требует дальнейших исследований и проверок, пишет Phys. Только после этого технологию можно будет приступить к этапу испытаний.
