Лек графенов аерогел абсорбира влагата от въздуха

В земната атмосфера има приблизително 13 милиона гигалитра вода, а в някои райони на планетата няма откъде другаде да се вземе питейна вода. Международен екип от учени е разработил наноматериал на основата на графен, който може да извлича три пъти повече влага от атмосферата, отколкото тя самата тежи, при това по-бързо, отколкото могат да предложат съществуващите технологии.

„Нашата технология ще намери приложение във всеки регион, където има достатъчно влажност, но ограничен достъп до чиста питейна вода“, казва Ракеш Джоши, един от ръководителите на изследователския екип.

Новият наноматериал се основава на добре позната форма на графеновия оксид – въглеродна решетка с дебелина един атом и кислородсъдържащи групи. Графеновият оксид абсорбира добре водата, като я свързва с повърхността на материала. Освен това учените са добавили калциеви йони към графеновия оксид – вещество, което също има високи адсорбционни свойства.

Важна характеристика на материалите, които ефективно абсорбират водата, са силните водородни връзки между водата и адсорбиращия материал. Колкото по-силна е тази връзка, толкова повече вода може да абсорбира материалът. Но когато калцият се комбинира с кислорода в графеновия оксид, се получава синергия, която води до още по-силни водородни връзки между водата и калция. Това неочаквано свойство е една от причините за ефективността на новия материал.

Друга промяна подобрява способността на графеновия оксид да адсорбира вода: материалът е направен под формата на лек, но твърд аерогел. Тъй като аерогелите са пронизани с пори с размери от микро до нанометри, те имат огромна повърхност, което им помага да адсорбират водата много по-бързо от обикновения графенов оксид. Освен това аерогелът придава на материала гъбоподобни свойства, които улесняват освобождаването на водата от мембраната.

„Единствената енергия, необходима на тази система, е малкото количество, необходимо за нагряване на системата до около 50 градуса по Целзий, за да се освободи водата от аерогела“, казва Дария Андреева, съавтор на статията.

Откритието, направено от екип от Австралия, Великобритания и Сингапур, изисква допълнителни изследвания и тестове, пише Phys. Едва след това технологията може да премине към фаза на изпитване.