Các nhà khoa học cho biết, loại vật liệu mới này có thể làm cho
điều không tưởng là "hút nước từ không khí" trở nên dễ dàng hơn bao
giờ hết.
Một trong những cách "không tưởng" để tìm nguồn cung cấp
nước uống trong những khu vực bị ảnh hưởng bởi hạn hán là "hút" nước
từ không khí. Và giờ đây, một loại vật liệu mới được phát triển bởi các nhà
khoa học tại Mỹ có thể làm cho điều "không tưởng" này dễ dàng hơn bao
giờ hết.

Các nhà nghiên cứu tại Đại học Harvard tạo ra vật liệu này đã lấy
cảm hứng từ một loạt các đặc điểm ngưng tụ nước ở các loài sinh vật khác nhau,
để phát triển một hệ thống tổng hợp có một không hai trong việc khai thác và
vận chuyển nước từ khí quyển.
"Mọi người đều hào hứng với những nghiên cứu lấy cảm hứng từ
sinh học", joanna Aizenberg, nhà sinh vật học hóa học đến từ viện Wyss
Harvard (Anh) cho biết. "Tuy nhiên, cho đến nay, chúng ta có xu hướng mô
phỏng một hệ thống tự nhiên tại một thời điểm".
Nhóm các nhà khoa học tại Harvard cho biết, phương thức nghiên cứu
của họ có phần khác biệt. Hệ thống của nhóm kết hợp các yếu tố từ 3 loài thực
vật và động vật khác nhau để tạo ra một loại vật liệu mà họ đòi hỏi phải hút
nước nhanh hơn so với các bề mặt tổng hợp khác được thiết kế để bẫy ngưng tụ
nước.
Theo nhóm nghiên cứu, có rất nhiều thách thức trong việc
"hút" nước từ không khí. Đó là việc kiểm soát kích cỡ, tốc độ và
hướng của những giọt nước, cũng như cách mà chúng hình thành và cả dòng chảy
trên bề mặt.
Để giải quyết vấn đề này, các nhà khoa học đã sao chép những bướu
nhỏ trên vỏ của bọ cánh cứng sa mạc Namib, thứ giúp chúng tích nước từ không
khí.
Các nhà khoa học nói rằng, những bướu ở phần trên cùng của vỏ (để
ngưng tụ nước) và những phần nhẵn xung quanh (có tác dụng chống ẩm) giúp loài
côn trùng này thu thập nước, nhưng nhóm của Aizenberg nhận ra rằng, hình dạng
lồi của phần nhô ra trên mình chúng cũng có thể giúp tổng hợp nước.
Sử dụng kiểu mẫu mô phỏng bọ Namib, nhóm nghiên cứu phát hiện ra,
cơ chế bẫy nước tự nhiên này có thể được tăng cường bằng cách bắt chước hình
dáng và độ dốc của gai xương rồng, giúp thu thập những giọt nước dễ dàng hơn.
Bằng cách kết hợp thêm một lớp phủ nano được thiết kế mô phỏng
theo bề mặt trơn nhẵn của cây nắp ấm, vật liệu mới có thể tạo điều kiện để hình
thành những giọt nước lớn hơn.
"Qua thí nghiệm chúng tôi thấy rằng, hình dạng của những
chiếc bướu có thể tạo điều kiện cho việc ngưng tụ nước", Kyoo-Chul Park,
một trong các nhà nghiên cứu cho biết.
"Bằng cách tối ưu hóa hình dạng của bướu thông qua mô hình lý
thuyết chi tiết và kết hợp nó với dạng đối xứng của gai xương rồng cùng lớp phủ
gần như không có ma sát của cây nắp ấm, chúng tôi đã thiết kế một loại vật liệu
có thể thu thập và vận chuyển một lượng nước lớn hơn trong thời gian ngắn hơn
so với các loại vật liệu khác".
Loại vật liệu mới này còn có thể kết hợp cùng với một công nghệ
khác được gọi là Slippery Liquid-Infused Porous Surfaces giúp vật liệu thu thập
nước theo những cách mà người ta cho là bất khả thi.
"Các bướu được thiết kế hợp lý để lồng ghép các cơ chế này có
thể phát triển và vận chuyển những giọt nước lớn, thậm chí chống lại trọng lực
và khắc phục những ảnh hưởng của một gradient nhiệt độ không thuận lợi",
trích đoạn bài báo công bố nghiên cứu trên tạp chí Nature.
Kỹ thuật này không chỉ giúp thu nước từ không khí trong khu vực bị
ảnh hưởng bởi hạn hán, nó còn có thể được sử dụng để tăng cường sự ngưng tụ
nước trong máy móc công nghiệp.
"Có thể lấy ví dụ như nhà máy nhiệt điện, dựa trên bình ngưng
để chuyển đổi nhanh hơi nước thành nước lỏng", Philseok Kim, một thành
viên trong nhóm cho biết. "Thiết kế này có thể giúp tăng tốc độ cho quá
trình đó và thậm chí cho phép nó hoạt động ở nhiệt độ cao hơn, cải thiện đáng
kể hiệu suất tổng thể".
Với khoảng 1.2 tỷ người trên thế giới sống chung với tình trạng
khan hiếm nước và 2/3 dân số thế giới thiếu nước hàng tháng, tiềm năng của công
nghệ như thế này có thể tạo ra sự khác biệt rất lớn với cuộc sống của rất nhiều
người.
Nguyệt Phong (Science Alert)
Nguồn: http://khampha.vn/khoa-hoc-cong-nghe/vat-lieu-moi-hut-nuoc-sach-tu-khong-khi-c7a391430.html
Sưu tầm: Phan Thanh Trúc