Promovare afaceri, știri din business și comunicate de presă

Majoritatea materialelor absorbante își pierd capacitatea de a reține apă odată cu creșterea temperaturilor. Chiar materialele concepute să absoarbă umiditatea, ca pachetele cu gel de silice, își pierd proprietățile de tip burete odată cu încălzirea mediului.

Totuși, un material, polietilenglicolul (PEG), rezistă neobișnuit de bine la uscarea provocată de căldură. Inginerii MIT au descoperit că PEG, un hidrogel folosit în cosmetice, acoperiri industriale și capsule farmaceutice, poate absorbi umezeala din atmosferă chiar și la temperaturi în creștere. PEG își dublează absorbția de apă pe măsură ce temperaturile cresc de la 25 la 50 de grade Celsius. Reziliența lui vine dintr-o transformare declanșată de căldură: microstructura hidrogelului se transformă dintr-un cristal într-o fază "amorfă" mai puțin organizată, îmbunătățind capacitatea de a capta apă.

Cercetătorii au dezvoltat un model pe baza proprietăților unice ale PEG, pentru a crea alte materiale rezistente la căldură care absorb apă. Se consideră că aceste materiale ar putea fi folosite în dispozitive pentru recoltarea umidității din aer și obținerea apei potabile, în special în zonele aride deșertice. Materialele ar putea fi, de asemenea, folosite în pompe de căldură și aparate de aer condiționat pentru a regla mai eficient temperatura și umiditatea.

Lenan Zhang, cercetător la MIT, spune că acest material ar putea fi o componentă cheie a sistemelor pasive de control al climei. Echipa a descoperit proprietățile neobișnuite ale PEG în timp ce evalua o mulțime de hidrogeluri similare pentru abilitățile lor de recoltare a apei. Majoritatea materialelor, pe măsură ce temperatura crește, își pierd capacitatea de a capta umiditatea din aer. Dar PEG are o relație inversă, devenind mai greu și absorbând mai multă apă pe măsură ce temperatura crește de la 25 la 50 de grade Celsius.

Cercetătorii au aflat că performanța neobișnuită a PEG se datorează transformării de fază. Microstructura cristalină a hidrogelului se descompune și se transformă într-o fază amorfă, care oferă mai multe oportunități pentru polimerii din material să prindă moleculele de apă care se mișcă rapid.

Echipa a dezvoltat o teorie pentru a prezice modul în care hidrogelurile absorb apa, care poate explica comportamentul neobișnuit al PEG. Descoperireirea proprietăților unice ale PEG a fost în mare parte întâmplătoare. Temperatura de topire a materialului se întâmplă să fie în intervalul în care apa este un lichid, permițându-le să prindă transformarea de fază a PEG și comportamentul său de super-absorbție rezultat. Celelalte hidrogeluri au temperaturi de topire care se încadrează în afara acestui interval, dar cercetătorii bănuiesc că aceste materiale ar putea avea transformări de fază similare odată ce ating temperaturile de topire.

Alți polimeri ar putea prezenta, în teorie, același comportament, dacă se pot proiecta punctele de topire într-un interval de temperatură selectat, explică Shaoting Lin, membru al echipei. Acum, intenționează să folosească teoria dezvoltată ca model pentru a proiecta materiale special concepute pentru captarea apei la temperaturi mai ridicate. Scopul este să creeze un material care poate absorbi o cantitate mare de apă, la umiditate scăzută și temperaturi ridicate. Astfel, ar putea fi folosit pentru recoltarea apei atmosferice, aducând apă potabilă în medii calde și aride.

Cercetarea a fost susținută, parțial, de Biroul pentru Eficiență Energetică și Energie Regenerabilă al Departamentului de Energie al SUA. Această descoperire arată promisiunea de a dezvolta tehnologii și materiale inovatoare pentru abordarea provocărilor legate de energie și apă, cu potențialul de a îmbunătăți viețile oamenilor în regiunile afectate de secetă și lipsa de apă potabilă. 

Zhang și colegii săi își detaliază munca într-un studiu apărut în Advanced Materials . Co-autorii MIT includ Xinyue Liu, Bachir El Fil, Carlos Diaz-Marin, Yang Zhong, Xiangyu Li și Evelyn Wang, împreună cu Shaoting Lin de la Universitatea de Stat din Michigan.  

Echipa PromoAfaceri

Foto: mit.edu