نهج جديد لحصاد الرطوبة الجوية باستخدام البلورات العضوية

في هذه الدراسة، لاحظ عالم الأبحاث باتريك كومينز وزميل ما بعد الدكتوراه ماريه الهنداوي لأول مرة عملية تكثيف الماء تلقائيًا من بخاره إلى الحالة السائلة، ثم تحركه عبر سطح بلورة عضوية تتسامى ببطء. وقد وجد أن السبب في ذلك هو التغيرات في عرض القنوات الصغيرة التي تظهر على سطح البلورة مع مرور الوقت، والتي توجه الماء المتكثف عبر سطح البلورة.

في ورقة بعنوان التدفق المستقل والاتجاهي للمياه ونقل الجزيئات عبر سطح بلوري ديناميكي متسامي نشرت في المجلة كيمياء الطبيعةويصف الباحثون عملية تكثيف وحركة الماء الذي يحمل جزيئات على سطح بلورات سداسي كلورو البنزين، وهو مركب يستخدم غالبا كمبيد للفطريات. بسبب التسامي، فإن سطح هذه المادة له تضاريس صلبة مع قنوات متوازية محددة. ولوحظ أن الجزيئات الصلبة الصغيرة مثل الغبار أو حتى الجسيمات النانوية المعدنية تتحرك بشكل مستقل على طول القنوات. وتبين أن حركة هذه الجزيئات ناجمة عن الماء الجوي المتكثف الذي يهاجر عبر القنوات بسبب التغير في المقطع العرضي للقنوات وعرضها مع مرور الوقت.

سبق أن تم تحقيق تدفق المياه المستقل باستخدام التعديلات الكيميائية السطحية أو القنوات الدقيقة المصنعة بدقة، أو على سطح الأنظمة الطبيعية مثل بعض النباتات أو الحشرات. تحمل النتائج التي توصلت إليها هذه الدراسة الجديدة القدرة على توجيه إنشاء تقنيات جديدة للاستفادة من مصادر المياه الطبيعية مثل الندى والضباب، والتي تستخدمها حاليًا بعض النباتات والحيوانات الصحراوية فقط من أجل البقاء. ويعتمد البحث الجديد على فهم آليات جمع المياه لهذه الهياكل البيولوجية، في حين يقدم آلية مختلفة جذريا لنقل المياه.

وقال بانسي نوموف، قائد مختبر المواد الذكية ومدير مركز المواد الهندسية الذكية، والمؤلف المقابل للدراسة: 'إن حركة الماء على الأسطح الصلبة هي إحدى الظواهر الأساسية الموجودة في الطبيعة'. . 'من خلال العمليات التطورية التي استمرت لآلاف السنين، تم تحسين أسطح الكائنات الحية الطبيعية لنقل المياه بكفاءة لمجموعة متنوعة من الوظائف الداعمة للحياة. وقد شوهدت النباتات وهي تفعل ذلك عن طريق تحريك المياه ضد الجاذبية. اكتشف فريقنا طريقة جديدة لنقل المياه عبر سطح صلب ديناميكي، وهو مبدأ أساسي جديد لجمع المياه يمكن أن يوفر مصدر إلهام للتقنيات الناشئة التي يمكن أن تزيد من كفاءة الأنظمة التجريبية المستخدمة لجمع الرطوبة الجوية.