Loại vật liệu đáng kinh ngạc, có thể trực tiếp biến không khí thành nước

Một nhóm các nhà khoa học tại Mỹ đã vô tình phát hiện ra một loại vật liệu có cấu trúc nano mới có thể hút nước từ không khí, chứa nước trong các lỗ rỗng và giải phóng nước ra bề mặt mà không cần sự tác động từ bất kỳ năng lượng bên ngoài nào.

Cụ thể, khi đang thử nghiệm một hỗn hợp giữa vật liệu nano ưa nước và các polyme kỵ nước, các nhà nghiên cứu tại Khoa Kỹ thuật và Khoa học Ứng dụng của Đại học Pennsylvania đã có một phát hiện bất ngờ: Các giọt nước hình thành trên bề mặt vật liệu.

"Chúng tôi thậm chí không cố gắng thu thập nước", ông Daeyeon Lee, giáo sư về kỹ thuật hóa học và sinh học phân tử (CBE), người đứng đầu nhóm nghiên cứu, cho biết.

Bị hấp dẫn bởi hiện tượng này, ông Lee cùng các đồng nghiệp bao gồm giáo sư CBE Amish Patel, Tiến sĩ Baekmin Kim, và ông Stefan Guldin, giáo sư về vật chất mềm phức tạp tại Đại học Kỹ thuật Munich (TUM) ở Đức, đã tiến hành một nghiên cứu chuyên sâu về vật liệu nano xốp lưỡng tính mới.

Ảnh minh họa.

Ban đầu bối rối trước sự hình thành các giọt nước trên vật liệu, các nhà nghiên cứu đã xem xét thêm và phát hiện ra rằng sự ngưng tụ mao dẫn đang xảy ra bên trong các lỗ nano, ngay cả ở mức độ ẩm thấp.

Vật liệu mới độc đáo vì nước không bị giữ lại bên trong; thay vào đó, nó di chuyển lên bề mặt và tạo thành các giọt – một hiện tượng chưa từng thấy trước đây ở những vật liệu thông thường.

Lúc đầu, nhóm nghiên cứu nghi ngờ nước ngưng tụ trên bề mặt do một hiện tượng trong phòng thí nghiệm, chẳng hạn như sự chênh lệch nhiệt độ. Để kiểm tra điều này, họ đã tăng độ dày của vật liệu để xem liệu nó có ảnh hưởng đến lượng nước thu được hay không.

"Nếu những gì chúng tôi quan sát được chỉ là do ngưng tụ bề mặt, thì độ dày của vật liệu sẽ không làm thay đổi lượng nước hiện diện", ông Lee tuyên bố.

Vì tổng lượng nước thu được tăng theo độ dày của màng, nên các nhà nghiên cứu chắc chắn rằng các giọt nước đang xuất hiện từ bên trong vật liệu, chứ không chỉ hình thành trên bề mặt.

Tuy nhiên, điều thậm chí còn đáng ngạc nhiên hơn là các giọt nước không bốc hơi như dự đoán ban đầu. Ông Patel nhấn mạnh rằng dựa trên độ cong và kích thước của chúng, chúng phải biến mất nhanh chóng. Tuy nhiên, thay vào đó, chúng vẫn ổn định trong thời gian dài.

Sau khi phân tích kết quả, nhóm nghiên cứu nhận ra họ đã tạo ra một vật liệu kết hợp độc đáo các thành phần ưa nước và kỵ nước trong một cấu trúc nano đáng kinh ngạc. Thêm vào đó, thực tế rằng loại vật liệu này dễ chế tạo đã mở ra khả năng ứng dụng nó rộng rãi.

Được làm từ các polyme và hạt nano thông thường thông qua các phương pháp chế tạo tiêu chuẩn, vật liệu mới có thể được tích hợp vào các máy thu thập nước thụ động cho các vùng khô hạn, hệ thống làm mát cho thiết bị điện tử hoặc lớp phủ thông minh phản ứng với độ ẩm.

Mục tiêu tiếp theo của nhóm liên quan đến việc tối ưu hóa sự cân bằng giữa các thành phần ưa nước và kỵ nước, mở rộng quy mô vật liệu cho các ứng dụng thực tế.

Họ hy vọng khám phá này sẽ mở đường cho các công nghệ cung cấp nước sạch ở các vùng khô cằn và cho phép các hệ thống làm mát bền vững hơn chỉ sử dụng hơi nước trong không khí.

Minh Đức (Theo Interesting Engineering, TechGolly)