水是必需品,但过滤和净化水需要大量能量。这可能是个问题,尤其是在清洁水和能源都难以获得或价格昂贵的地区。一种可能的解决方案是使用阳光驱动水净化的发明。这是受到河豚启发的,河豚在受到威胁时会吸收水使其身体膨胀,然后在危险过去时将其释放。
该设备由普林斯顿大学的研究人员开发,类似于由凝胶制成的大海绵,可吸收水并留下污染物。然后通过将海绵放在容器顶部并将其置于阳光下收集纯净水。当太阳加热凝胶时,纯净的水会滴入容器中。
新设备的核心是根据温度变化的凝胶。在室温下,凝胶可以起海绵的作用,吸收水。当加热到33摄氏度(华氏91度)时,凝胶的作用相反,它将水从毛孔中挤出。
该凝胶包含长链重复分子的蜂窝状结构,这些分子交联形成高度多孔的网状结构。网孔的某些区域是亲水的,而其他区域是疏水的或憎水的。在室温下,链条长而有弹性,水很容易流入爱水地区。当太阳使材料变暖时,疏水链会凝结在一起,并迫使水离开凝胶。
这种凝胶被两层滤膜包围,滤出了污染物,但允许阳光加热内部材料。博士后研究员,有关凝胶的论文的主要作者徐晓辉解释了凝胶的好处,他说: “阳光是免费的,制造该设备的材料是低成本且无毒的,因此这是成本高昂的。产生纯净水的有效而环保的方式。”
随着水和能源短缺的日益迫切,可持续和负担得起的水净化正成为世界许多地区的重要问题。我们已经在最近的许多创新中看到了这一点,包括在印度使用藻类瓷砖净化水,以及使用太阳能淡化海水的设备。
研究人员称,这种太阳能设备比使用蒸发的其他被动式太阳能水净化方法过滤水的速度要快得多。有更快的方法,但是这些方法涉及一种将水泵送通过需要定期更换的膜或过滤器的动力源。
相反,该凝胶将持续很长时间并且不需要特殊的设备。虽然规模较小,但最终可能使人们能够在没有动力源的地区轻松廉价地过滤饮用水和家庭用水。该团队目前正在与普林斯顿创新公司合作,探索使该技术广泛可用的方法。