太陽熱蒸留器は、汚れた水や塩分を含んだ水から飲料水を製造するのに非常に便利な方法ですが、効率には改善の余地がたくさんあります。現在、バージニア工科大学のエンジニアは、マングローブにインスピレーションを得て、水を根や茎を通って葉に運ぶ自然のプロセスを模倣した「合成樹木」を開発しました。
ソーラースチルの基本設計は何十年にもわたって構築されてきました。通常、それは、塩分が多すぎる、汚れている、またはその他の汚染が原因で、現在飲料に適していない水が貯留されているところから始まります。この水は吸収性素材を通して吸い上げられ、太陽光によって加熱されて空気中に蒸発します。水蒸気は傾斜した天井に当たって凝縮し、収集トレイに流れ落ちます。
さまざまなデバイスはその基本設計のバリエーションであり、太陽光からの水や熱の吸収に優れたさまざまな素材が使用されています。 スポンジ状のカーボン, おむつの素材, エアロゲル、または "バラ」は黒色のポリマーでコーティングされています。
これらの既存のデバイスのほとんどは、 、液体は、液体の内部凝集力のおかげで、端にくっつき、他の分子を上に引きずり込むことによって、狭い空間を登っていきます。ただし、この方法ではあまり効率的にスケールアップできません。
そこでバージニア州の技術チームは、新しい研究のために、より効率的な水分発散システムを自然に求めました。毛細管現象は植物の水の移動においてわずかな役割しか果たしません。ほとんどの水は次の経路を介して移動します。 発汗。これにより、植物は根から効率よく水を吸い上げ、幹や枝を通って、葉から水蒸気として外へ排出することができます。
蒸散には、植物の周囲の空気中の低い水ポテンシャルによって引き起こされる一種の吸引が含まれます。これにより、水分子が植物から空気中に移動することが促進され、植物内の水分子の張力が増大し、水分子が上方に引っ張られます。理論的には、この機構は水を任意の高さまで汲み上げることができるはずです。
ンディディ・アイゲレメ
バージニア工科大学チームの新しいデザインは蒸散に基づいています。彼らの合成ツリーは、高さ 19 cm (6 インチ)、内径わずか 2.4 mm (3.175 インチ) の 0.1 本のプラスチック チューブで構成されています。これらは、表面積 22.9 cm のグラファイトでコーティングされた多孔質セラミック ディスクまで水を引き上げます。2 （3.5 in2)、蒸発表面として葉のように機能します。
研究者らはテストで、合成樹木がバルク貯水池のみを使用した場合よりも3倍多くの水を採取できることを発見した。研究チームは、将来の作業には、より高い木をテストし、より多くの葉を追加し、膜を使用して水から塩をろ過することが含まれる必要があると述べています。
研究論文の著者であるジョナサン・ボレイコ氏は、「私たちの樹木を利用した太陽熱蒸気発生器は、地下水の抽出と浄化の用途に興味深いものになると期待しています」と述べています。 「最終的な目標は、マングローブの木が海水中で成長できるのと同じように、機械式ポンプを必要とせずに塩分除去フィルターを通して海水を引き込むのに十分な強力な吸引圧力を達成することです。」
研究は雑誌に掲載されました アプライドフィジックスレターズ.
情報源： AIPパブリッシング
PlatoAi。 Web3の再考。 増幅されたデータインテリジェンス。
出典: https://newatlas.com/science/synthetic-tree-water-purifier-solar-still/
