خبر کامل
اختراع انقلابی MIT: برداشت آب از هوا با امواج فراصوت، ۴۵ برابر سریع‌تر از قبل
محققان دانشگاه MIT با معرفی دستگاهی انقلابی، گامی بزرگ در جهت حل بحران جهانی دسترسی به آب آشامیدنی در مناطق خشک برداشته‌اند. این ابداع نوین، برخلاف سیستم‌های قدیمی که برای جمع‌آوری آب از رطوبت هوا به ساعت‌ها زمان و انرژی خورشید نیاز داشتند، تنها با بهره‌گیری از امواج فراصوت، این فرآیند حیاتی را در عرض چند دقیقه به انجام می‌رساند.
چالش‌های سیستم‌های متداول برداشت آب از جو
سیستم‌های متداول برداشت آب از جو (AWH) معمولاً برای جذب رطوبت هوا از مواد اسفنج‌مانندی به نام جاذب استفاده می‌کنند. با این حال، مشکل اصلی این روش‌ها در مرحله جداسازی آب از این مواد نهفته است. برای استخراج آب، جاذب باید ساعت‌ها زیر نور خورشید گرم شود تا آب تبخیر شده و سپس طی فرآیند میعان جمع‌آوری گردد. این فرآیند کند و انرژی‌بَر، کارایی سیستم‌ها را به شدت کاهش می‌دهد.
فناوری فراصوت: راه‌حلی سریع و کارآمد
پژوهشگران MIT برای غلبه بر این محدودیت، راهکاری مبتکرانه ارائه کرده‌اند. آنها یک صفحه سرامیکی پیزوالکتریک طراحی کرده‌اند که با اعمال ولتاژ، با فرکانس‌های بالا (فراصوت) به لرزش درمی‌آید. این لرزش مکانیکی باعث می‌شود:
- پیوندهای ضعیف بین مولکول‌های آب و ماده جاذب شکسته شوند.
- قطرات آب به صورت فیزیکی از داخل اسفنج بیرون ریخته و جمع‌آوری شوند.
مزایای عملکردی دستگاه MIT
نمونه اولیه اولتراسونیک توسعه‌یافته توسط محققان، برتری قابل توجهی نسبت به روش‌های تبخیری سنتی از خود نشان می‌دهد. این برتری به دو دلیل عمده است:
- سرعت بالا: به جای صرف ساعت‌ها زمان برای گرمایش خورشیدی، دستگاه در چند دقیقه جاذب را خشک می‌کند.
- مصرف انرژی بهینه: برخلاف گرما که انرژی زیادی برای جوشاندن آب مصرف می‌کند، فراصوت تنها انرژی لازم برای جداسازی فیزیکی قطرات آب را مصرف می‌کند.
در نتیجه، این دستگاه ۴۵ برابر کارآمدتر از روش‌های رایج عمل می‌کند.
کارایی در مناطق خشک و بیابانی
یکی از مهم‌ترین مزایای این فناوری جدید، قابلیت عملکرد آن در محیط‌هایی با رطوبت نسبی پایین است. در بسیاری از مناطق کم‌آب جهان، از جمله بیابان‌ها، سیستم‌های فعلی AWH به دلیل رطوبت کم هوا کارایی لازم را ندارند. اما دستگاه MIT قادر است حتی در شرایط خشک نیز رطوبت را به طور مؤثر جذب و استخراج کند، که این امر پتانسیل آن را برای تأمین آب شرب در مناطق بحرانی به شدت افزایش می‌دهد.
آینده دستگاه و ترکیب با انرژی خورشیدی
محققان پیشنهاد می‌کنند که این دستگاه برای دستیابی به حداکثر کارایی، با یک پنل خورشیدی کوچک و یک سنسور هوشمند ترکیب شود. سنسور می‌تواند زمان اشباع شدن جاذب را تشخیص داده و سپس با فعال‌کردن لرزشگر فراصوت، آب را تخلیه کند. این چرخه خودکار می‌تواند بارها در طول روز تکرار شود و به طور چشمگیری حجم آب تولیدی روزانه را افزایش دهد.
یافته‌های دقیق این پژوهش پیشگامانه در ژورنال معتبر «Nature Communications» منتشر شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
زمان انتشار:
۱۴:۳۱ - ۱۴۰۴/۰۹/۱۶