ایروژل اسفنجی: کلید تبخیر کارآمد

محققان این دانشگاه با موفقیت یک ایروژل اسفنجی منحصربه‌فرد را طراحی و تولید کرده‌اند. برخلاف هیدروژل‌های نرم و مملو از مایع، ایروژل‌ها ساختاری سفت و متخلخل دارند که آن‌ها را برای تسهیل حرکت بخار آب ایده‌آل می‌سازد.

فرایند ساخت این ایروژل شامل استفاده از چاپ سه‌بعدی است. در این روش، خمیری متشکل از نانولوله‌های کربنی و نانوالیاف سلولزی به‌صورت لایه‌لایه روی یک سطح یخ‌زده چاپ می‌شود. نتیجه این فرایند، ایجاد ساختاری اسفنجی با کانال‌های عمودی و یکنواخت میکروسکوپی به عرض تنها ۲۰ میکرومتر است.

عملکرد ساده و بدون نیاز به انرژی خارجی

یکی از مزیت‌های اصلی این فناوری، سادگی و عدم نیاز آن به منابع انرژی خارجی، به‌جز نور خورشید، است. فرایند شیرین‌سازی به شرح زیر انجام می‌شود:

• ابتدا، اسفنج ایروژل در ظرفی حاوی آب شور قرار داده می‌شود.
• با قرار گرفتن در معرض نور خورشید، سطح بالایی اسفنج که حاوی نانولوله‌های کربنی است، به سرعت گرم می‌شود.
• این گرمایش باعث تبخیر سریع آب از سطح اسفنج می‌شود، در حالی که نمک و سایر ناخالصی‌ها در پایین باقی می‌مانند.
• سپس، یک پوشش پلاستیکی شفاف و منحنی روی ظرف قرار می‌گیرد.
• بخار آب خالص پس از برخورد با سطح داخلی این پوشش، سرد شده و به قطرات آب شیرین تبدیل می‌شود.
• در نهایت، قطرات آب شیرین جمع‌آوری شده و به داخل یک ظرف دیگر می‌چکند.

نوآوری در مقیاس‌پذیری

بزرگ‌ترین چالش در روش‌های پیشین شیرین‌سازی مبتنی بر تبخیر خورشیدی، مشکل مقیاس‌پذیری بوده است؛ به این معنی که با افزایش ابعاد ماده، کارایی آن به شدت کاهش می‌یافت. اما نوآوری اصلی در این طرح جدید، حل این مشکل است.

به لطف طراحی خاص و وجود کانال‌های عمودی و یکنواخت در این ایروژل جدید، نرخ تبخیر آب ثابت و کارآمد باقی می‌ماند، صرف نظر از اندازه قطعه (در آزمایش‌ها از ۱ سانتی‌متر تا ۸ سانتی‌متر). این ویژگی، امکان استفاده از این فناوری در مقیاس‌های بزرگ‌تر را فراهم می‌کند.

نتایج آزمایش میدانی

در یک آزمایش عملی که در فضای باز انجام شد، این سیستم ساده توانست در عرض ۶ ساعت و تنها با استفاده از نور طبیعی خورشید، حدود ۳ قاشق غذاخوری آب کاملاً قابل شرب تولید کند. این نتیجه نشان‌دهنده پتانسیل بالای این فناوری برای تولید آب شیرین در مناطق کم‌آب است.