سولارابيك، الصين- 7 أبريل 2025: طوّر علماء في شنغهاي مادة فريدة تشبه الإسفنج المائي، تجمع ببراعة بين قدرة الهيدروجيل العالية على امتصاص الماء وسهولة إطلاق الإسفنج للرطوبة. تستخلص هذه المادة، التي أطلق عليها اسم CPPY@LiCl، الماء مباشرة من الهواء بكفاءة طاقة عالية، معتمدة على حرارة الشمس الخفيفة فقط، مما يفتح آفاقاً جديدة لمواجهة ندرة المياه عالمياً. تتفوق هذه “الإسفنجة المائية” (hydrosponge) على المواد الحالية بفضل تصميمها المبتكر الذي يقلل بشكل كبير من الطاقة اللازمة لتحرير المياه الممتصة.
تركيبة صديقة للبيئة وآلية عمل مبتكرة
تتكون الإسفنجة المائية بشكل أساسي من مكونات صديقة للبيئة مثل الكيتوزان (المستخلص من نفايات المحار)، وحمض غاما-بولي جلوتاميك (بوليمر حيوي)، والبولي فينيل بيروليدون. وأضاف الباحثون مركب البولي بيرول لتعزيز امتصاص ضوء الشمس وتحويله إلى حرارة بفعالية. كما صمموا المادة باستخدام طرق رغوة فيزيائية وكيميائية متقدمة لتكوين بنية مسامية تشكل الفراغات فيها 70%، مع قنوات مترابطة تسمح بتدفق بخار الماء بسهولة والتصاقه بالسطح. وقد عززوا أداءها بإضافة ملح كلوريد الليثيوم، المعروف بقدرته الطبيعية على جذب الرطوبة. وإن أبرز ما يميز هذه المادة هو أسلوب تخزينها للماء؛ إذ تحتفظ به في ثلاثة أشكال (مرتبط بإحكام، مرتبط برخاوة، وحر الحركة)، وتسمح وفرة الماء المرتبط برخاوة والحر الحركة بإزالته بطاقة أقل بكثير مقارنة بالمواد التي تحتجز الماء بقوة.
أداء فائق وجودة مياه مضمونة في الاختبارات العملية
تتطلب عملية تبخير الماء من مادة CPPY@LiCl طاقة أقل بنحو 40% مقارنة بالماء العادي. إذ يبدأ الماء بالتدفق منها عند درجة حرارة 50 مئوية (122 فهرنهايت) فقط، وهي أقل بكثير من درجة 80 مئوية (176 فهرنهايت) اللازمة للمواد التقليدية، مما يؤكد كفاءتها بالاعتماد على حرارة الشمس وحدها دون الحاجة لمصدر طاقة خارجي. وقد أظهرت التجارب قدرتها على امتصاص كميات متزايدة من الماء مع ارتفاع الرطوبة (1.64 غرام لكل غرام من المادة عند رطوبة 30%، و2.65 غرام عند 60%، و4.21 غرام عند 80%). كما نجحت الاختبارات الخارجية التي أجريت بترك المادة ليلاً وجمع الماء نهاراً، في حصاد 6.29 لتر من الماء لكل متر مربع. وقد حافظت المادة على 90% من قدرتها على التقاط الماء حتى بعد تعرضها لضوء الأشعة فوق البنفسجية القوي. وأثبتت التحاليل أن المياه المجمعة نقية وآمنة تماماً للاستهلاك البشري، متوافقة مع معايير منظمة الصحة العالمية (WHO)، مما يؤكد إمكاناتها الهائلة في المساهمة بحل تحديات ندرة المياه في مناطق عديدة حول العالم.
تابعونا على لينكيد إن Linked-in لمعرفة كل جديد في مجال الطاقة المتجددة والسيارات الكهربائية…
نتمنى لكم يوماً مشمساً!
المصدر: interesting engineering
image credit: canva
