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L'Eau-suintement du matériel a pu aider à éteindre la soif

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Après que leurs nanorods aient été accidentellement créés quand une expérience n'est pas allée comme prévu, les chercheurs ont donné les frais microscopiques et non planifiés de la science un oeil plus attentif.

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Le chimiste Satish Nune inspectait le solide, nanorods riches en carbone avec un instrument d'analyse de vapeur quand il a noté que les nanorods ont mystérieusement perdu le poids comme humidité accrue. La pensée de l'instrument avait fonctionné mal, Nune et ses collègues ont passé à un autre outil, un microscope haute puissance.

Ils ont sauté pendant qu'ils voyaient qu'un fluide inconnu apparaissent inopinément entre les groupes des bâtons minuscules et suintent.

L'équipe au ministère de l'énergie le laboratoire national du nord-ouest Pacifique continuerait pour regarder le même phénomène davantage que douzaine fois. Juste après expulser le fluide, le poids des nanorods a diminué par environ la moitié, faisant rayer les chercheurs leurs têtes encore plus dures.

Un document édité aujourd'hui en nanotechnologie de nature décrit les processus physiques derrière ce spectacle, qui s'est avéré être le premier visionnement expérimental d'un phénomène a théorisé il y a 20 quelques années. La découverte pourrait mener à une gamme étendue d'applications du monde réel, y compris la moisson de l'eau et la purification à énergie réduite pour le monde en voie de développement, et à tissu qui tire automatiquement la sueur à partir du corps et la libère comme vapeur.

« Notre matériel peu commun se comporte un peu comme une éponge ; il s'extorque à mi-chemin avant qu'il soit entièrement saturé avec de l'eau, » a expliqué l'associé post-doctoral David Lao de recherches de PNNL, qui a fabriqué le matériel.

« Maintenant que nous avons obtenu au-dessus du choc initial de ce comportement imprévu, nous imaginons les nombreuses manières qu'il pourrait être armé pour améliorer la qualité de nos vies, » a dit l'ingénieur David Heldebrant, un de PNNL des auteurs correspondants du papier deux.

« Mais avant que nous puissions mettre ces nanorods au bon usage, nous devons pouvoir commander et perfectionner leur taille et forme, » a ajouté Nune, l'autre auteur correspondant du papier.

D'habitude, les matériaux prennent sur plus d'eau comme humidité autour de eux des augmentations. Mais ces riches en carbone nanorods-que les chercheurs ont de manière erronée créés tout en essayant de fabriquer les nanowires magnétiques — a soudainement expulsé un grand nombre d'eau pendant que l'hygrométrie à l'intérieur du support de spécimen atteignait n'importe où entre 50 et 80 pour cent.

L'équipe a été encore intriguée. Ils ne pourraient pas ne penser à aucun autre matériel qui prend l'eau à une humidité faible et la libère spontanément à un humidité élevé. Ainsi ils ont creusé par les canons de la littérature scientifique pour trouver une explication.

Ils ont trouvé un article 2012 dans le journal de la physico-chimie B qui a expliqué comment, dans certaines situations où le liquide est confiné dans un espace minuscule-minuscule (approximativement 1,5 nanomètres au loin), le liquide peut spontanément s'évaporer. Et les auteurs d'un papier 2013 dans (le journal de la physique chimique a décrit comment l'eau peut condenser dans les confins des matériaux hydrophobes étroits, qui ne jouent pas bien avec de l'eau, et se transformer rapidement en vapeur due aux forces attrayantes entre les surfaces des deux matériaux se faisant face. Le papier 2013 a donné à ce phénomène un nom très long et technique : « cavitation dissolvante sous l'emprisonnement solvo-phobique. »

Ces documents ont également noté le processus ont été théorisés dès les années 1990 par des scientifiques examinant les protéines cristallisées. À l'époque, les scientifiques ont noté qu'ils ont seulement vu les sections hydrophobes environnantes de vapeur d'eau de la protéine, alors que l'eau liquide entourerait d'autres secteurs. Les chercheurs ont proposé qu'il y ait eu une certaine sorte de processus qui a permis l'eau attrapée entre les sections hydrophobes de protéine pour se vaporiser soudainement.

Armé avec cette connaissance, l'équipe de PNNL a présumé l'eau était condensante et formante un pont entre les nanorods, par un processus connu sous le nom de condensation capillaire. Après, ils croient que l'eau entre les tiges forme une cavité incurvée dont la tension superficielle tire les tiges adjacentes plus étroitement ensemble. Quand la portée de intersection de deux nanorods environ 1,5 nanomètres à part, l'équipe a raisonné, l'eau attrapée entre eux pourrait être forcée pour s'évaporer rapidement.

Bien que la compréhension du comportement inattendu des nanorods soit un triomphe en soi, l'équipe de PNNL prévoit également un avenir où ce phénomène pourrait également améliorer la qualité de vie. Ils voient leur découverte comme sauveteur humanitaire potentiel, la décrivant comme « variation de paradigme dans la purification et la séparation d'eau, » en leur papier.

Théoriquement, les grandes quantités du nanomaterial d'eau-crachement pourraient à plusieurs reprises prendre et alors éjecter l'eau recueillie quand un certain niveau d'humidité est atteint. Un tel système pourrait être employé dans les déserts à distance, où il recueillerait l'eau de l'air et la moissonnerait pour la consommation humaine.

Une autre vision est de créer une membrane qui prend et expulse plus tard l'eau comme changements d'humidité. La membrane a pu être utilisée dans des tissus de veste et permettre des aventures extérieures plus confortables en enlevant la sueur de l'intérieur d'une veste et en l'émettant dehors comme vapeur.

Pour rendre ces applications possibles, l'équipe explore des manières de faire plus de son eau de pulvérisation de nanorods. L'équipe estime que seulement les environ 10 à 20 pour cent des broches matérielles arrosent en ce moment. Le plan est de mesurer la production du matériel actuel, créant plus que quelques grammes du matériel à la fois. Ils feront l'analyse approfondie pour s'assurer que le phénomène est encore présent où de plus grands montants sont présents. Ils également conduisent un examen plus détaillé des propriétés physiques et chimiques du matériel et déterminent si d'autres matériaux qui ont les propriétés semblables. L'équipe est également intriguée par l'idée que d'autres nanomaterials pourraient potentiellement être développés pour rassembler d'autres liquides, tels que le méthanol.