Гидрогели обладают удивительной способностью набухать и впитывать воду. В повседневной жизни они используются в перевязочных материалах, подгузниках и многом другом для защиты от влаги. Группа исследователей нашла другое применение: быстрое извлечение большого количества пресной воды из воздуха, с помощью специально разработанного гидрогеля, содержащего гигроскопическую соль. Исследование, опубликованное в журнале Angewandte Chemie , показывает, что соль увеличивает поглощение влаги гелем, что делает его пригодным для сбора воды в засушливых регионах. Гидрогели могут поглощать и хранить воду во много раз больше своего веса.
Ученый-материаловед Гуйхуа Ю и его команда из Техасского университета в Остине, США, разработали гидрогель «дружественный к соли». Как показывают их исследования, этот гель приобретает способность поглощать и удерживать воду в сочетании с гигроскопичной солью. Используя свой гидрогель, команда смогла извлечь почти шесть литров чистой воды на килограмм материала за 24 часа из воздуха с относительной влажностью 30%.
Основой нового гидрогеля стал полимер, построенный из цвиттерионных молекул. Полицвиттерионы несут как положительно, так и отрицательно заряженные функциональные группы, что помогло в этом случае полимеру стать более чувствительным к соли. Первоначально молекулярные нити в полимере были тесно переплетены, но когда исследователи добавили соль хлорида лития, нити расслабились, и образовался пористый губчатый гидрогель. Этот гидрогель, наполненный гигроскопичной солью, мог быстро и легко включать молекулы воды.
Команда смогла создать циклическую систему для непрерывного отделения воды. Они каждый раз оставляли гидрогель на час для поглощения атмосферной влаги, затем сушили гель в холодильнике для сбора сконденсировавшейся воды. Они повторили эту процедуру несколько раз, и это не привело к какой-либо существенной потере количества поглощенной, сконденсированной или собранной воды.
По словам Гуйхуа Ю и его команды: готовый гидрогель «должен быть оптимальным для эффективного сбора влаги для потенциального ежедневного выхода воды». Полицвиттер-ионные гидрогели в будущем могут сыграть фундаментальную роль в восстановлении атмосферной воды в засушливых и пострадавших от засухи регионах.
По материалам: onlinelibrary.wiley.com
