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華人科學家研發空氣制水,與國外機器制水有啥區別?哪個更優秀?

2024-02-12科學

華人科學家余桂華和他的團隊,用一種聽著都神奇的 凝膠膜 ,實作了在 沙漠中制水 的奇跡。

你沒聽錯,就是那些幹燥得連仙人掌都要喊渴的沙漠。這不僅是科技的飛躍,簡直就像是現實版的「魔法」。

那麽,這凝膠膜到底是個啥?它其實是一種 超吸濕性聚合物薄膜 。簡單地說,就像是一張特殊的「魔法紙」,能從空氣中吸水。就算在濕度低得嚇人的環境裏,比如在濕度只有15%的沙漠,一千克一天還能制取超過6升的水。

制作這個凝膠膜的原料,簡單到你都想不到。余桂華他們用的是 羥丙基纖維素(HPC)、魔芋膠和氯化鋰溶液 。聽著是不是覺得很高大上?其實這些都是超級日常的材料。

羥丙基纖維素 ,聽著高級,其實就是植物纖維素的一種改良型,你平時吃的蔬菜水果裏都有,它常用於 食品和醫藥行業 魔芋膠 ,更是家常便飯,可能你家廚房裏就有,是一種 天然的食品增稠劑 。至於氯化鋰溶液,雖然聽起來有點化學實驗室的感覺,但其實也不難找,在網上就有的買。

那這凝膠膜是怎麽制作的呢?首先,將羥丙基纖維素和魔芋膠按照一定比例混合。這個 比例 是關鍵 ,因為它決定了凝膠膜最終的吸水能力和穩定性。

混合後,再加入適量的 氯化鋰溶液 。氯化鋰在這裏起到了關鍵作用,它能夠增強混合物的 吸濕性 ,使其能在較低濕度的環境中也有效地吸收水分。混合好的物質然後倒入特制的模具中,經過一定時間的固化,就形成了凝膠膜。

凝膠膜的制作不需要復雜的器材或高科技的環境,甚至可以在普通的實驗室環境中進行。這意味著,不僅專業的科研機構,就連普通的研究者和愛好者也能嘗試制作這種凝膠膜。

凝膠膜與空氣凈水機:一次科技的較量

但在這之前,已經有一些國家比如以色列,用空氣制水機在幹燥地區制水了。那麽,這空氣制水機和余桂華團隊的凝膠莫技術有什麽區別呢?

空氣凈水機 的原理基於冷凝技術。其工作原理類似於家用空調:首先,機器吸入濕潤的空氣,然後 透過冷卻系統降低空氣溫度,使其中的水蒸氣凝結成水滴。 這些水滴被收集並儲存,經過過濾和凈化後,就可以用作飲用水或其他用途。

空氣凈水機的優勢在於其能夠在多種環境中穩定工作,尤其是在 濕度較高的地區效果更佳 。然而,這種技術的缺點也很明顯:它 依賴 於電力或其他能源來驅動冷卻系統 ,因此能源消耗相對較大。此外,初始投資和維護成本也較高。

與此相對的凝膠膜技術,它利用了 超吸濕性聚合物薄膜 的特性。這種凝膠膜能夠直接從空氣中吸收水分 。制作好的凝膠膜在空氣中吸水後,需要透過加熱來釋放其中的水分。

這一過程可以透過簡單的熱源實作,比如太陽能或者常規的電加熱。凝膠膜一旦釋放出水分後,就可以再次用於吸收空氣中的水分,實作迴圈使用。

另一個重要的優勢是 凝膠膜的材料安全性 。它主要使用的是魔芋膠、羥丙基纖維素等常見且安全的家用材料。

總的來說,凝膠膜和空氣凈水機在制水上各有千秋,但從成本、能源消耗和安全性來看,凝膠膜顯然更具優勢。

凝膠膜技術的未來:不只是沙漠的救星

我們已經看到了凝膠膜技術,在沙漠制水方面的神奇效果,但它的潛力遠不止於此。

首先,我們得承認,幹旱地區的 水資源問題 一直是個大難題。但有了凝膠膜,這問題似乎不再那麽棘手了。這種技術可以為幹旱地區, 提供一個持續的水源,而且成本低廉,操作簡單。

但凝膠膜的妙用可不止於此,在更濕潤的地區,比如經常下雨的地方,凝膠膜同樣能大顯身手。它可以在多雨季節收集水分,然後在幹旱季節釋放,有效平衡水資源的供需。這對於那些受季節性幹旱影響的地區尤其重要。

在地震、洪水等自然災害發生後,飲用水的緊急供應總是個大問題。但如果有了凝膠膜,這個問題就容易多了。由於凝膠膜的制作成本低廉,且易於運輸和部署,它可以 快速 地在災區提供 安全的飲用水 。這對於救援工作來說,無疑是個巨大的助力。

此外,我們還可以探索凝膠膜在工業領域的套用。例如,在一些重工業區,空氣濕度較高,凝膠膜可以用來 除濕 ,同時收集水分重復利用。這不僅能提高工業效率,還有助於節約水資源。

但說到底,凝膠膜最令人興奮的可能還是它在 光伏專案 中的套用。想象一下,在幹旱地區的光伏電站, 凝膠膜可以用來收集水分,然後利用電站的熱量進行排水。 這不僅解決了光伏電站清潔需求,還可能為當地提供額外的水資源。

如果再進一步思考,凝膠膜的套用甚至可以擴充套件到 農業領域 。在一些幹旱但陽光充足的地區,結合凝膠膜制水和光伏技術,可以有效地進行植物種植,甚至發展特色的農業產業。 新疆的瓜果 就是個不錯的例子,凝膠膜技術可以在保證灌溉水源的同時,提升作物的質素和產量。

未來,凝膠膜技術或特許以和建築相結合。比如,在 建築物的屋頂和墻面安裝凝膠膜 ,以收集雨水和空氣中的水分,這樣就可以為建築物提供自給自足的水源。

從解決幹旱地區的水資源問題,到災後的緊急供水,再到工業和農業的多方面套用,凝膠膜都展示了其強大的潛力。而最重要的是,這項 技術簡單、成本低廉 ,使得它的推廣民用不再是夢。這樣的技術革新,真的是讓人感到既激動又期待。