Гидрогель создает комфорт и вырабатывает электричество

Уникальный гидрогель работает в 8 раз лучше, чем коммерческие осушители воздуха, блокирует солнечный свет, проводит электричество и питает небольшие устройства

Высокая влажность вызывает дискомфорт и делает жаркие дни невыносимыми. Команда исследователей из Национального университета Сингапура (NUS) изобрела новый гелеобразный материал. Он не только эффективно осушает окружающий воздух, улучшая тепловой комфорт, но может использоваться в качестве солнцезащитного экрана, материала, проводящего электрический ток, и даже аккумулятора. Все эти интересные свойства присущи ему после водопоглощения, без необходимости подвода внешнего электропитания.

Уникальный гидрогель представляет собой форму оксида цинка - соединения, содержащегося в солнцезащитном креме, только в гелеобразном состоянии. Он может поглощать воду из окружающей среды более чем в 2,5 раза больше своего веса. Он подходит как для внутреннего, так и для наружного применения, а также является дешевым и простым в производстве.

«В Сингапуре, как и во многих тропических странах, уровень относительной влажности высок - от 70 до 80 процентов». «Во влажной среде пот на нашем теле испаряется медленнее. Поэтому мы испытываем более сильную жару, чем она есть на самом деле, что приводит к ощущению дискомфорта. Новый гидрогель направлен на достижение охлаждающего эффекта за счет очень эффективного удаления влаги из окружающего воздуха».

Повышение теплового комфорта

Гидрогели представляют собой материалы, содержащие большое количество воды, и обычно используются в контактных линзах, медицинских средствах и предметов личной гигиены. В последнее время гидрогели также используются в биомедицине для восстановления поврежденных тканей организма и доставки клеткам лекарств. Однако способность гидрогелей поглощать воду из окружающего воздуха изучена недостаточно.

Гидрогель, разработанный командой инженеров NUS, извлекает молекулы воды непосредственно из окружающего воздуха и снижает относительную влажность в замкнутом пространстве с 80 до 60 процентов - в зоне теплового комфорта - менее чем за семь минут.

Этот материал подходит для снижения относительной влажности как внутри помещений, так и на улице, например, в больничных палатах и классных комнатах без кондиционера, а также в парках и автобусных остановках.

Использование влажности окружающей среды с пользой

«Влажность в воздухе - это богатый ресурс, его можно собрать и использовать с пользой. Кроме этого, когда гидрогель поглощает воду, он демонстрирует интересные оптические, электрические и электрохимические свойства. Это открывает широкий спектр его полезного применения».

После поглощения воды из окружающей среды новый гидрогель становится непрозрачным и снижает интенсивность инфракрасного излучения примерно на 50 процентов. Это приводит к снижению температуры окружающего пространства более чем на семь градусов.

Гидрогель можно использовать, например, в качестве интеллектуального изоляционного оконного материала. При кондиционировании зданий можно экономить на электроэнергии, поскольку для охлаждения окружающего воздуха до желаемой температуры потребуется меньше времени.

Еще одно интересное применение гидрогеля - проводящие чернила в печатных платах электронных устройств. Гелеобразная природа материала делает его очень привлекательным при производстве гибкой электроники. Для повторного использования печатных плат, гидрогель можно легко удалить обычными растворителями, такими как уксус. Это сократит общие отходы производства электроники.

Кроме того, было обнаружено, что гидрогель генерирует около 1,8 вольт электричества, подобно батарее АА. Этого достаточно для питания, например, таких устройств, как маленькие цифровые часы. Как таковой, этот материал может быть использован в качестве аварийного источника питания в ситуациях, когда нет солнечного света или электричества.

Результаты этих исследований были опубликованы в научном журнале Energy & Environmental Science [1].

Ссылки:

1. http://dx.doi.org/10.1039/C8EE00902C

Источник: Futurity.org