MADRID 22 maio (EUROPA PRESS) -
Uma nova classe de materiais nanoestruturados é capaz de extrair água do ar, retê-la em poros e liberá-la em superfícies sem a necessidade de energia externa.
A pesquisa, publicada na Science Advances, descreve um material que pode abrir as portas para novas maneiras de coletar água do ar em regiões áridas e para dispositivos que resfriam eletrônicos ou edifícios por meio da evaporação.
"Não estávamos nem tentando coletar água", diz Daeyeon Lee, professor de engenharia química e biomolecular da Universidade da Pensilvânia. "Estávamos trabalhando em outro projeto que testava a combinação de nanoporos hidrofílicos e polímeros hidrofóbicos quando Bharath Venkatesh, um ex-aluno de doutorado do nosso laboratório, notou o aparecimento de gotículas de água em um material que estávamos testando. Isso não fazia sentido. Foi então que começamos a fazer perguntas.
"Essas perguntas nos levaram a um estudo aprofundado de um novo tipo de material nanoporoso anfifílico: um que combina componentes hidrofílicos e hidrofóbicos em uma estrutura exclusiva em nanoescala. O resultado é um material que capta a umidade do ar e, ao mesmo tempo, a expele na forma de gotículas.
NANOPOROS COLETORES DE ÁGUA
Quando a água se condensa em superfícies, geralmente é necessária uma queda na temperatura ou níveis de umidade muito altos. Os métodos convencionais de coleta de água baseiam-se nesses princípios, geralmente exigindo energia para resfriar as superfícies ou a formação de uma névoa densa que coleta passivamente a água em ambientes úmidos. Mas o sistema de Lee e Patel funciona de forma diferente.
Em vez de resfriar, seu material depende da condensação capilar, um processo no qual o vapor de água se condensa dentro de poros minúsculos, mesmo com baixa umidade. Isso não é novidade. O que é novo é que, no sistema deles, a água não fica presa dentro dos poros, como geralmente acontece com esses materiais.
Antes de entenderem o que estava acontecendo, os pesquisadores pensaram que a água estava simplesmente se condensando na superfície do material devido a um artefato de sua configuração experimental, como um gradiente de temperatura no laboratório. Para descartar essa possibilidade, eles aumentaram a espessura do material para ver se a quantidade de água acumulada na superfície mudava.
"Se o que observamos fosse devido apenas à condensação da superfície, a espessura do material não alteraria a quantidade de água presente", explica Lee.
Entretanto, a quantidade total de água acumulada aumentou à medida que a espessura do filme aumentou, mostrando que as gotículas de água que se formavam na superfície vinham de dentro do material.
O que é mais surpreendente é que as gotículas não evaporaram rapidamente, como a termodinâmica prevê; elas permaneceram estáveis por longos períodos.
Descobriu-se que eles haviam criado um material com o equilíbrio perfeito entre nanopartículas que atraem água e plástico repelente de água (polietileno) para criar um filme de nanopartículas com essa propriedade especial.
"Encontramos a solução ideal", diz Lee. "As gotículas são conectadas a reservatórios ocultos nos poros inferiores. Esses reservatórios são continuamente reabastecidos com vapor de água do ar, criando um ciclo de feedback graças a esse equilíbrio perfeito entre materiais hidrofóbicos e repelentes de água."
Fabricados com polímeros comuns e nanopartículas usando métodos de fabricação em escala, esses filmes poderiam ser integrados a dispositivos passivos de coleta de água para regiões áridas, superfícies para resfriamento de dispositivos eletrônicos ou revestimentos inteligentes que respondem à umidade ambiente.
Esta notícia foi traduzida por um tradutor automático