Neuer Ansatz zur Gewinnung von Luftfeuchtigkeit mit organischen Kristallen

In der Studie beobachteten der Forschungswissenschaftler Patrick Commins und die Postdoktorandin Marieh B. Al-Handawi zum ersten Mal den Prozess, bei dem Wasser spontan von seiner Dampfform in eine flüssige Form kondensiert und sich über die Oberfläche eines langsam sublimierenden organischen Kristalls bewegt. Es wurde festgestellt, dass dies durch Veränderungen in der Breite kleiner Kanäle verursacht wird, die im Laufe der Zeit auf der Oberfläche des Kristalls entstehen und das kondensierte Wasser über die Oberfläche des Kristalls leiten.

In der Arbeit mit dem Titel Autonomer und gerichteter Wasserfluss und Partikeltransport über eine sublimierende dynamische Kristalloberfläche in der Zeitschrift veröffentlicht NaturchemieForscher beschreiben den Prozess der Kondensation und Bewegung von Wasser, das Partikel auf der Oberfläche von Hexachlorbenzolkristallen transportiert, einer Verbindung, die häufig als Fungizid verwendet wird. Aufgrund der Sublimation weist die Oberfläche dieses Materials eine starre Topographie mit definierten parallelen Kanälen auf. Es wurde beobachtet, dass sich kleine Feststoffpartikel wie Staub oder sogar metallische Nanopartikel autonom entlang der Kanäle bewegen. Es wurde festgestellt, dass die Bewegung dieser Partikel durch das kondensierte Luftwasser verursacht wird, das aufgrund der zeitlichen Änderung des Querschnitts und der Breite der Kanäle durch die Kanäle wandert.

Ein autonomer Wasserfluss wurde bisher entweder durch chemische Oberflächenmodifikationen oder präzise gefertigte Mikrokanäle oder auf der Oberfläche natürlicher Systeme wie einiger Pflanzen oder Insekten erreicht. Die Ergebnisse dieser neuen Studie haben das Potenzial, die Entwicklung neuer Technologien zur Nutzung natürlich vorkommender Wasserquellen wie Tau und Nebel zu leiten, die derzeit nur von einigen Wüstenpflanzen und -tieren zum Überleben genutzt werden. Die neue Forschung baut auf dem Verständnis der Wassersammelmechanismen solcher biologischen Strukturen auf und präsentiert einen grundlegend anderen Mechanismus für den Wassertransport.

„Die Bewegung von Wasser auf festen Oberflächen ist eines der grundlegendsten Phänomene in der Natur“, sagte Panče Naumov, Leiter des Smart Materials Lab und Direktor des Center for Smart Engineering Materials sowie korrespondierender Autor der Studie . „Durch jahrtausendelange Evolutionsprozesse wurden die Oberflächen natürlicher Organismen für den effizienten Wassertransport für eine Vielzahl lebenserhaltender Funktionen optimiert. Pflanzen konnten dies nachweislich tun, indem sie Wasser gegen die Schwerkraft bewegten. Unser Team hat einen neuen Weg entdeckt.“ „Wasser über eine dynamische feste Oberfläche zu bewegen, ein grundlegend neues Grundprinzip der Wassersammlung. Dies kann eine Inspiration für neue Technologien sein, die möglicherweise die Effizienz experimenteller Systeme zur Sammlung von Luftfeuchtigkeit maximieren könnten.“