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젤은 사막 공기에서 물을 추출합니다

20.06.2023

MIT 과학자들은 사막과 같이 습도가 낮은 환경에서도 공기로부터 엄청난 양의 물을 추출할 수 있는 혁신적인 젤을 개발했습니다.

연구진이 만든 이 하이드로겔은 상대습도가 30%에 불과한 환경에서도 공기 중의 수분을 순간적으로 흡수하는 독특한 능력을 가지고 있다. 이 소재는 수분을 효과적으로 유지하여 누출을 방지하고 수분을 응결시켜 모아서 사용할 수 있도록 합니다.

투명하고 탄력 있는 겔 형태의 합성 소재는 수분 흡수 능력으로 인해 이미 일회용 기저귀 등의 제품에 사용되고 있는 하이드로겔로 만들어졌다. 그러나 연구원들은 강력한 건조제인 염화리튬을 첨가함으로써 이 능력을 향상시켰다.

초기 실험에서 과학자들은 하이드로겔을 소금물에 담그고 소금을 흡수할 때까지 기다렸습니다. 그러나 그 과정은 매우 느렸고 대부분의 실험은 24~48시간이 걸렸습니다. 재료의 성능을 개선하기 위해 엔지니어들은 이 기술을 수정하여 염분과 물을 흡수하는 능력을 높였습니다.

연구원들은 표준 방법을 사용하여 폴리아크릴아미드에서 하이드로겔 튜브를 합성한 다음 얇은 디스크로 자르고 다양한 염 농도를 가진 염화리튬 용액에 담갔다. 매일 그들은 용액에서 디스크를 제거하고 침투한 소금의 양을 측정하고 측정한 다음 다시 용액으로 되돌렸습니다.

결과는 하이드로겔이 시간이 지남에 따라 점점 더 많은 염분을 흡수한다는 것을 보여주었습니다. 30일 동안 담근 후, 하이드로겔은 최대 24g의 소금을 통합했으며, 이는 폴리머 1g당 소금이 6g에 불과했던 이전 결과와 비교한 기록입니다. 흡수 용량 테스트에 따르면 상대 습도 30% 조건에서 이러한 재료는 건조한 사막 공기에 해당하는 재료 1,79g당 최대 1g의 물을 흡수할 수 있습니다.

연구의 다음 단계는 동역학 연구와 재료의 수분 흡수 과정을 가속화하는 방법의 개발이 될 것입니다. 이렇게 하면 물을 한 번에 모으는 대신 하루에 여러 번 모을 수 있어 재료 재활용의 효율성이 크게 높아집니다. 연구 공동 저자인 Gustav Graeber에 따르면, 이 발견은 건조한 지역에서 수자원을 보다 효율적으로 사용할 수 있는 잠재적인 기회를 제공하고 사막 지역에서 식수 접근 문제를 극복할 것입니다.

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유일한 결과 배출물은 수증기입니다. 전기는 동체 위에 장착된 프로펠러를 회전시킵니다. 배터리는 25킬로와트를 제공하며 직선으로 비행하기 위해 가벼운 안타레스는 약 10킬로와트가 필요합니다. 수소 공급은 최대 170km/h의 속도로 XNUMX시간 비행하기에 충분합니다.

가까운 장래에 엔지니어들은 수소 전기 항공기에 대한 전망을 보지 못합니다. 그러나 연료 전지는 예를 들어 유압 시스템 펌프, 실내 조명 등의 보조 전기 공급원으로 대형 여객기에서 사용할 수 있습니다.

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