Создан прибор, собирающий пресную влагу из воздуха с помощью «микродеревьев»

Нехватка воды — одна из самых острых проблем человечества. Инженеры Калифорнийского технологического института разработали новую систему, которая может использовать два разных источника для производства свежей питьевой воды, очищая грязную жидкость в течение дня и собирая капли из тумана в течение ночи. Новый прибор вооружен крохотными иглами, которые собирают влагу из воздуха днем и ночью и отправляют ее в специальный резервуар

На Земле много воды, но печальная правда кроется в том, что лишь малая ее часть пригодна для питья. Вода парит в воздухе вокруг нас, где мы не можем получить к ней доступ, и покоится в огромных океанах, слишком соленых или грязных.

Вот почему ученые исследуют способы добычи пресной воды из обоих этих источников. В настоящее время разрабатывается ряд устройств, которые выжимают влагу из воздуха с помощью пористых материалов, улавливающих молекулы воды. В то же время, другие системы используют солнечную энергию для испарения грязной воды, затем улавливают пар и повторно конденсируют уже чистую воду в резервуаре.

Но недавно команда Калифорнийского технологического института объединила обе эти функции в одном устройстве. Ключевым моментом является новая гидрогелевая мембрана с очень специфическим наноразмерным рисунком, выгравированным на ней. Поверхность содержит множество крошечных структур, смоделированных по образцу шипов кактусов, сделанных из гидрофильного материала, который притягивает воду.

Гидрогелевые мембраны выстланы множеством «микродеревьев», которые собирают воду из воздуха
Caltech

«Кактусы уникально приспособлены к засушливому климату», — уверяет И Ши, соавтор исследования. «В нашем случае импровизированные шипы, которые мы называем "микродеревьями", притягивают микроскопические капли воды из воздуха, позволяя им скользить по основанию стержня и сливаться с другими каплями, чтобы в конечном итоге оказаться внутри резервуара с водой».

Мембрана из гидрогеля помещается в ящик и приступает к сбору питьевой воды. Днем она поглощает тепло солнечного света, нагревая грязную воду под мембраной. Затем пар собирается на прозрачной крышке и стекает в резервуар. Ночью эту крышку можно снять, чтобы на мембрану попал туман снаружи.

Команда протестировала систему на образцах материала размером от 55 до 125 см². Оказалось, что в течение дня материал может собрать около 125 мл воды из пара днем и около 35 мл из тумана за ночь. Цифры скромные, однако исследователи считают, что при постоянной работе устройства суточная «урожайность» может составить до 34 литров на квадратный метр материала.