พัฒนาวัสดุชนิดใหม่ที่สามารถดึงน้ำจากอากาศได้แบบพาสซีฟ
(blog.seas.upenn.edu)- นักวิจัยจาก Penn Engineering ค้นพบกลุ่ม วัสดุโครงสร้างนาโน ที่รวบรวมความชื้นในอากาศไว้ในรูพรุนโดยไม่ต้องใช้พลังงานภายนอก แล้วปล่อยออกมาเป็นหยดน้ำบนพื้นผิว
- หัวใจสำคัญคือ โครงสร้างนาโนพรุนแบบแอมฟิฟิลิก ที่ผสานรูพรุนระดับนาโนที่ชอบน้ำเข้ากับพอลิเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำ ทำให้เกิดการควบแน่นแบบแคปิลลารีภายในรูพรุนได้แม้ความชื้นต่ำ
- ต่างจากวัสดุนาโนพรุนทั่วไป น้ำไม่ได้ค้างอยู่ในรูพรุน แต่เคลื่อนที่ไปยังพื้นผิว และยิ่งฟิล์มหนา ปริมาณน้ำที่เก็บได้ก็ยิ่งเพิ่มขึ้น
- ตรงข้ามกับการคาดการณ์ว่าหยดน้ำบนพื้นผิวจะระเหยอย่างรวดเร็ว หยดน้ำกลับคงอยู่ได้นาน และถูกตีความว่าเป็นโครงสร้างที่ แหล่งกักเก็บซ่อนอยู่ ใต้รูพรุนได้รับการเติมอย่างต่อเนื่องด้วยไอน้ำในอากาศ
- อาจต่อยอดไปสู่การเก็บน้ำแบบพาสซีฟในพื้นที่แห้งแล้ง พื้นผิวระบายความร้อนสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอาคาร รวมถึงสมาร์ตโค้ตติ้งที่ตอบสนองต่อความชื้น แต่ยังต้องปรับสมดุลขององค์ประกอบให้เหมาะสมและขยายสเกลการผลิต
การค้นพบที่เริ่มจากหยดน้ำโดยบังเอิญ
- ระหว่างทดสอบการผสมรูพรุนระดับนาโนที่ชอบน้ำกับพอลิเมอร์ที่ไม่ชอบน้ำในห้องปฏิบัติการวิศวกรรมเคมีของ Penn Engineering พบว่าเกิด หยดน้ำ บนพื้นผิวของวัสดุทดลอง
- เดิมทีเป้าหมายไม่ใช่การเก็บน้ำ แต่เมื่อปรากฏการณ์ที่ไม่คาดคิดนี้เกิดซ้ำ นักวิจัยจึงเริ่มวิเคราะห์สาเหตุ
- งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Science Advances กล่าวถึง วัสดุนาโนพรุนแบบแอมฟิฟิลิก ที่ดักจับความชื้นในอากาศแล้วปล่อยออกมาสู่พื้นผิว
- ทีมวิจัยประกอบด้วย Daeyeon Lee และ Amish Patel จาก Penn Engineering, Baekmin Kim นักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องแล็บของ Lee และ Stefan Guldin จาก Technical University of Munich เป็นต้น
หลักการทำงานที่รวบรวมน้ำได้โดยไม่ต้องทำความเย็น
- การควบแน่นบนพื้นผิวโดยทั่วไปต้องลดอุณหภูมิหรืออาศัยความชื้นที่สูงมาก
- วิธีเก็บเกี่ยวน้ำที่มีอยู่เดิมก็มักพึ่งพาการป้อนพลังงานเพื่อทำให้พื้นผิวเย็นลง หรือพึ่งพาสภาพที่เกิดหมอกหนาในสิ่งแวดล้อมที่ชื้น
- วัสดุครั้งนี้ใช้ การควบแน่นแบบแคปิลลารี แทนการทำความเย็น
- เป็นกระบวนการที่ไอน้ำควบแน่นภายในรูพรุนขนาดเล็กมากได้แม้ในความชื้นต่ำ
- การควบแน่นแบบแคปิลลารีเองไม่ใช่ปรากฏการณ์ใหม่
- ความแตกต่างคือ น้ำที่ควบแน่นไม่ได้ถูกกักอยู่ในรูพรุน แต่เคลื่อนที่ไปยังพื้นผิวและปรากฏเป็น หยดน้ำ
ยืนยันแหล่งกำเนิดจากภายในด้วยการทดลองความหนาของฟิล์ม
- ตอนแรกนักวิจัยตรวจสอบความเป็นไปได้ว่าน้ำอาจควบแน่นบนพื้นผิวอย่างง่าย ๆ จากปัจจัยของอุปกรณ์ เช่น ความต่างอุณหภูมิในห้องปฏิบัติการ
- เพื่อแยกสาเหตุ นักวิจัยเพิ่ม ความหนา ของฟิล์มวัสดุ แล้วตรวจสอบว่าปริมาณน้ำที่สะสมบนพื้นผิวเปลี่ยนไปหรือไม่
- หากสาเหตุมีเพียงการควบแน่นบนพื้นผิว ความหนาของฟิล์มไม่ควรส่งผลต่อปริมาณน้ำ
- แต่ในความเป็นจริง ยิ่งฟิล์มหนาขึ้น ปริมาณน้ำรวมที่เก็บได้ก็เพิ่มขึ้น จึงเป็นหลักฐานว่าหยดน้ำบนพื้นผิวมาจากน้ำภายในวัสดุ
หยดน้ำที่คงอยู่ได้นานและวงจรการเติมน้ำ
- หากดูจากขนาดและความโค้งเพียงอย่างเดียว หยดน้ำควรระเหยอย่างรวดเร็ว แต่ในการทดลองกลับคงอยู่ได้ อย่างเสถียรเป็นเวลานาน
- ทีมที่ร่วมมือจากภายนอกยังมีบทบาทในการสังเกตฟิล์มพรุนภายใต้เงื่อนไขต่าง ๆ เพื่อยืนยันว่าผลลัพธ์เกิดซ้ำได้
- วัสดุแสดงคุณสมบัติพิเศษจากสมดุลระหว่างอนุภาคนาโนที่ดึงดูดน้ำกับ โพลีเอทิลีน (polyethylene) ซึ่งเป็นพลาสติกที่ผลักน้ำ
- หยดน้ำบนพื้นผิวเชื่อมต่อกับแหล่งกักเก็บที่ซ่อนอยู่ในรูพรุนด้านล่าง
- แหล่งกักเก็บนี้ถูกเติมอย่างต่อเนื่องด้วยไอน้ำในอากาศ
- สมดุลขององค์ประกอบที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำทำให้เกิด ฟีดแบ็กลูป ของการควบแน่นและการปล่อยน้ำได้
โจทย์การขยายสู่การเก็บน้ำแบบพาสซีฟและการระบายความร้อน
- ข้อดีคือวัสดุนี้ทำจากพอลิเมอร์และอนุภาคนาโนที่พบได้ทั่วไป และสามารถใช้วิธีการผลิตที่ขยายสเกลได้
- การใช้งานที่เป็นไปได้มีดังนี้
- อุปกรณ์เก็บน้ำแบบพาสซีฟ สำหรับพื้นที่แห้งแล้ง
- พื้นผิวสำหรับระบายความร้อนให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรืออาคาร
- สมาร์ตโค้ตติ้งที่ตอบสนองต่อความชื้นรอบข้าง
- นักวิจัยยังต้องการนำวิธีที่เซลล์และโปรตีนจัดการน้ำในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนมาใช้ในการออกแบบวัสดุที่ดีกว่าเดิม
- ขั้นต่อไปคือการปรับสมดุลขององค์ประกอบที่ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำให้เหมาะสม การ สเกลอัป เพื่อการใช้งานจริง และการศึกษาวิธีทำให้หยดน้ำที่เก็บได้กลิ้งออกจากพื้นผิวอย่างมีประสิทธิภาพ
- ในระยะยาว เทคโนโลยีนี้อาจนำไปสู่การจัดหาน้ำสะอาดในภูมิอากาศแห้งแล้งโดยใช้เพียงไอน้ำในอากาศ หรือสร้างวิธีระบายความร้อนที่ยั่งยืนมากขึ้น
1 ความคิดเห็น
ความคิดเห็นจาก Hacker News
คำอธิบายที่ว่า “ดึงน้ำจากอากาศเข้ามารวบรวมไว้ในรูพรุน แล้วปล่อยออกมาที่พื้นผิวโดยไม่ใช้พลังงานภายนอก” ฟังดูคล้าย ถุงดูดความชื้น ขั้นสูง
ผลิตภัณฑ์อย่าง https://www.amazon.com/Wisesorb-Moisture-Eliminator-Fragranc... ใช้แคลเซียมคลอไรด์ดูดน้ำจากอากาศที่ยังไม่อิ่มตัวจนเกิดเป็นหยดน้ำเล็ก ๆ แต่เมื่อใช้หมดแล้วก็ต้องซื้อใหม่หรือเอาไปต้มเพื่อกู้ผลึกกลับมา
ในวัสดุใหม่นี้ หยดน้ำก็ยังเกาะอยู่กับวัสดุ ดังนั้นถ้าจะเอาออกก็ต้องใช้พลังงาน มันไม่ได้หล่นลงถังใต้เครื่องอย่างมีเวทมนตร์ จึงไม่สามารถ “เก็บเกี่ยว” น้ำได้โดยไม่ใช้พลังงาน จะใช้กระดาษทิชชู่เช็ดออกก็ได้ แต่ถ้าจะเอาน้ำออกจากกระดาษทิชชู่นั้นก็ต้องใช้พลังงานอีกอยู่ดี
สำนวนว่า “วัสดุที่อาจฝ่าฝืนกฎฟิสิกส์ได้” ก็ผิดเช่นกัน ทีมประชาสัมพันธ์ของมหาวิทยาลัยและนักข่าวสายเทคควรได้รับการอบรมสั้น ๆ ให้ตรวจสอบกับผู้เขียนอีกครั้ง และตรวจสอบกับผู้เชี่ยวชาญอิสระด้วย ก่อนจะเชื่อว่ากฎฟิสิกส์ถูกทำลายแล้ว
ประโยคที่เป็นปัญหาและหัวข้อที่ชวนให้เข้าใจผิดมาจากบทความฝั่งมหาวิทยาลัย: https://blog.seas.upenn.edu/penn-engineers-discover-a-new-cl...
ถูกแล้วที่มันไม่ได้ฝ่าฝืนกฎฟิสิกส์ และการแยกหยดน้ำออกก็ยังต้องใช้พลังงานอยู่ อย่างไรก็ตาม ถ้าหยดน้ำเคลื่อนที่ไปยังพื้นผิวได้จริง พลังงานที่ต้องใช้ในการปล่อยน้ำออกมาอาจต่ำกว่าวิธีลดความชื้นแบบแอคทีฟ เช่น Peltier junction มาก
https://www.amazon.sg/Thirsty-Hippo-Dehumidifier-Moisture-Ab...
โดยพื้นฐานแล้วมันใกล้เคียงกับซิลิกาเจลที่เสริมประสิทธิภาพ
ถ้าดูรูปที่ 4 และรูปจำลอง 3E จะเห็นว่าเงื่อนไขที่บางอย่างเริ่มเกิดขึ้นคือ ความชื้นสัมพัทธ์ 97% และดูเหมือนจะเป็นหลังจากผ่านไปไม่กี่นาที แถมยังอยู่ในระดับไมโครเมตรด้วย
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu8349
แทบจะลองทำที่บ้านได้เลย แค่ละลายถุงมือโพลีลงในผงซิลิกาที่ “ผ่านการทำแห้งแบบแช่แข็ง”
ถ้าพลังงานที่ต้องใช้ต่ำ ก็น่าจะถือเป็นเทคโนโลยีที่น่าสนใจได้
ถ้านำไปผสานกับพื้นผิวดูดซับหรือระบบลำเลียงแบบอาศัยแรงแคปิลลารีก็น่าจะช่วยได้ แต่ดูเหมือนว่ายังเป็นคำถามที่เปิดอยู่
ในบทความวิจัยจริง (https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu8349) ระบุว่า “เว้นแต่จะระบุเป็นอย่างอื่น การวัดทั้งหมดดำเนินการที่ 20° ± 0.2°C ซึ่งรักษาไว้ด้วยระบบหมุนเวียนอากาศ เมื่อจำเป็น อุณหภูมิของฟิล์มถูกควบคุมด้วยอุปกรณ์ให้ความร้อน/ทำความเย็น (THMS350V, Linkam Scientific Instruments, Salfords, UK)”
กล่าวคือ ความร้อนแฝง ถูกระบายออกไปด้วยอุปกรณ์ทำความเย็น แต่ดูเหมือนว่าพวกเขาไม่ได้พูดให้ชัด เพื่อให้ผลดูน่าตื่นเต้นยิ่งขึ้น
นี่คือ อากาศที่ชื้นมาก จนเกือบจะเกิดน้ำค้างอยู่แล้ว หลายคนไปโฟกัสกับคำพูดชวนตื่นเต้นว่า “ละเมิดกฎฟิสิกส์” แต่จริง ๆ แล้วน่าจะใกล้เคียงกับการปรับปรุงกระบวนการที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติแบบค่อยเป็นค่อยไปมากกว่า
ข้ออ้างหลักคือ หยดน้ำระดับมหภาคเกิดขึ้นเองจาก ไอที่ไม่อิ่มตัว ซึ่งไม่ใช่ปรากฏการณ์ที่กฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์อนุญาต
ตามความเข้าใจตอนนี้ ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิรอบข้างต่ำพอ วัสดุนี้อาจทำงานได้แม้ที่อุณหภูมิสูงกว่า จึงสามารถระบายความร้อนแฝงออกด้วยการแผ่รังสีแบบพาสซีฟได้ ต่อให้ใช้ปั๊มความร้อนแบบแอคทีฟ อุณหภูมิที่สูงขึ้นก็ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพได้ ถ้าเป็นระบบปิด สุดท้ายก็จะเข้าสู่สมดุล แต่ก็ไม่จำเป็นต้องรักษาให้เป็นระบบปิด
อาจทำได้โดยวางชั้นวัสดุนี้บนอะลูมิเนียมเพื่อให้ถ่ายเทความร้อนแฝงผ่านการนำความร้อน แล้วสร้างอุปกรณ์ที่ผลิตน้ำได้ต่อเนื่องโดยไม่ต้องใช้พลังงานเพิ่มเติม ลองนึกถึง “ลูกบาศก์” ที่มีมัดครีบทำจากวัสดุนี้วางในที่ร่ม และมีถังเก็บอยู่ด้านล่าง หลังสร้างจริงแล้ว น่าสนใจว่าจะดึงน้ำจากอากาศรอบข้างได้วันละกี่ลิตร ภายใต้เงื่อนไขแบบใด
อุปกรณ์แบบนี้อาจจำเป็นในสภาพอากาศที่อุณหภูมิและปริมาณความชื้นทำให้ อุณหภูมิกระเปาะเปียก เป็นอันตรายต่อมนุษย์ หากเป็นอุปกรณ์พาสซีฟที่ดูดน้ำจากอากาศได้โดยไม่ใช้พลังงาน ก็อาจช่วยชีวิตคนได้
ช่องว่างระหว่างอนุภาคนาโนถูกเติมด้วยพลาสติกบางส่วน และอัตราส่วนระหว่างพลาสติกกับอนุภาคคือเศษส่วนปริมาตรของ poly-ethylene (ϕPE) พวกเขาทดลองหลายอัตราส่วน และบอกว่ามีพฤติกรรมการเปียกในช่วงค่าหนึ่ง
ในเชิงทดลอง ระบุว่าแม้ที่ ความชื้นสัมพัทธ์ 70% ก็มีหยดน้ำเล็ก ๆ เกิดขึ้นภายในวัสดุ หากเป็นจริง ก็คาดว่าน่าจะมีวิธีสกัดหยดน้ำได้ด้วยพลังงานน้อยมาก เช่น ทำจุดเก็บแบบเปิดในฟิล์ม ใช้อัลตราซาวด์ดีดหยดน้ำให้รวมกัน หรือสร้างฟิล์มบนวัสดุที่อิ่มตัวด้วยน้ำได้ เพื่อให้หยดน้ำใหม่ไหลไปรวมกับกระแสได้ง่าย
https://en.wikipedia.org/wiki/Volume_fraction
ถ้าไม่ได้ซ่อนเบาะแสสำคัญไว้ที่ไหนสักแห่งในบทความ ข้ออ้างนี้ดูจะไม่สอดคล้องกับ กฎข้อที่สองของเทอร์โมไดนามิกส์
พวกเขาอ้างว่าที่อุณหภูมิคงที่และความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 100% หยดน้ำจะควบแน่นบนวัสดุนาโน ตามเทอร์โมไดนามิกส์ที่เรารู้ นี่เป็นสิ่งต้องห้ามโดยสิ้นเชิง ในเงื่อนไขแบบนี้ การควบแน่นอาจเกิดได้บนพื้นผิวเว้าภายในรูพรุน แต่หยดน้ำผิวนูนบนพื้นผิวเรียบไม่สามารถเกิดขึ้นได้
คำอธิบายที่ว่าส่วนประกอบไฮโดรโฟบิก “บีบ” น้ำออกมาบนพื้นผิวก็ไร้สาระเช่นกัน การควบแน่นจะหยุดก่อนที่จะล้นออกมา หากน้ำที่ควบแน่นในรูพรุนเว้าถูกดันออกมาเป็นหยดน้ำผิวนูน ความดันไฮโดรสแตติกจะต้องเป็นทั้งบวกและลบพร้อมกัน
คำอธิบายที่เป็นไปได้มีประมาณ 1) พื้นผิวปนเปื้อน 2) ความผิดพลาดในการปรับเทียบความชื้นสัมพัทธ์ 3) ลืมระบุแผ่นทำความเย็นที่ทำให้วัสดุเย็นกว่าสภาพแวดล้อม
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu8349
ความชื้นแพร่เข้าไปในวัสดุทุกชนิด และระเหยตามบริเวณที่มีความดันไอต่ำ นั่นจึงเป็นเหตุผลที่ความชื้นสัมพัทธ์ 40% ทำให้ริมฝีปากแห้ง แต่ 70% ทำให้รู้สึกชุ่มชื้น
สิ่งที่พูดถึงคือการควบแน่น ซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออากาศกลายเป็นอิ่มตัวยิ่งยวดจากอุณหภูมิลดลง แต่กรณีนี้ดูเหมือนไม่ใช่แบบนั้น
ในทางทฤษฎี อาจเป็นไปได้ที่จะมีวัสดุที่ดูดซับความชื้นสูงจากอากาศ แล้วด้วยคุณสมบัติระดับจุลภาคช่วยกระตุ้นการเกิดหยดน้ำ จากนั้นใช้วัสดุพาสซีฟคล้ายชั้นกันชื้นอัจฉริยะ แยกหยดน้ำนั้นออกจากอากาศเพื่อเก็บเกี่ยวน้ำ
ของที่เปียกจะดึงดูด ฝุ่นและจุลินทรีย์ เมื่อมีฝุ่นและน้ำ จุลินทรีย์ก็จะยิ่งเพิ่มขึ้น ไม่นานไลเคนก็คงขึ้นแล้ว
เป็นการโพสต์ซ้ำจากเมื่อสี่วันก่อน: https://news.ycombinator.com/item?id=44060712
อีกอย่าง พวกเขาประสบความสำเร็จจริง ๆ ในการทำให้มันฟังดูเหมือนละเมิดอุณหพลศาสตร์ แต่จริง ๆ แล้วไม่ใช่ และเครื่องลดความชื้นก็สกัดน้ำจากอากาศได้ดีอยู่แล้วเมื่อเทียบกับค่าพลังงานที่ต้องจ่าย ดังนั้นมันน่าจะต้องมีจุดขายอื่น แต่ยังมองไม่ค่อยเห็น
เครื่องลดความชื้นแบบควบแน่นมีค่าเดินเครื่องพอ ๆ กับแอร์ ปล่อยความร้อนที่ไม่ต้องการ และเสียงดัง ส่วน เครื่องลดความชื้นแบบสารดูดความชื้น มีประสิทธิภาพพลังงานต่ำกว่าอีก
ถ้ามีวิธีสกัดความชื้นจากอากาศโดยใช้พลังงานและเสียงรบกวนน้อยลงได้ นั่นจะเป็นเรื่องใหญ่มาก
ใน论文ระบุว่า “น่าประหลาดใจ เมื่อฟิล์ม PINF นาโนพรุนแบบแอมฟิฟิลิกนี้ถูกนำไปสัมผัสกับสภาวะที่ไม่อิ่มตัวสูง กล่าวคือ ความชื้นสัมพัทธ์ (RH) < 100% หยดน้ำระดับมหภาคจะปรากฏขึ้นเองบนผิวฟิล์มโดยไม่ต้องทำความเย็น”
https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adu8349
ขั้นแรกได้น้ำออกมาก่อน จากนั้นวัสดุจะอุ่นขึ้นเล็กน้อย แล้วค่อยเย็นลงกลับสู่อุณหภูมิแวดล้อมแบบพาสซีฟได้
https://dune.fandom.com/wiki/Windtrap
ผมหวังว่าในข่าวประชาสัมพันธ์จะไม่ใช้สำนวนว่า “ฝืนกฎฟิสิกส์” มันอาจเป็นการค้นพบสำคัญสำหรับเครื่องควบแน่นน้ำ แต่การอ้างว่าไม่ต้องใช้แหล่งพลังงานภายนอกนั้นประมาทอย่างร้ายแรง
เกือบแน่นอนว่าน่าจะเป็นการสร้าง บราวเนียนแรตเชต แบบหนึ่ง: https://en.wikipedia.org/wiki/Brownian_ratchet
ผู้คนชอบอ้างว่าไม่มีแหล่งพลังงานภายนอก แต่พอดูละเอียดจะพบว่ามีความต่างระหว่างอุณหภูมิสูง-ต่ำ และการรักษาความต่างนั้นต้องใช้พลังงานภายนอก ผมยอมเดิมพันก้อนโตได้เลยว่าวัสดุนั้นเย็นกว่าสภาพแวดล้อม หรือความชื้นที่ไหลเข้ามาอุ่นกว่าสภาพแวดล้อม อาจเป็นความต่างภายในวัสดุเอง หรือไฟในห้องแล็บอาจกำลังทำให้ด้านหนึ่งร้อนอยู่ก็ได้
มีอุปกรณ์พาสซีฟจำนวนมากที่อาศัยวัฏจักรอุณหภูมิกลางวันและกลางคืน แต่นั่นก็เป็นพลังงานที่มาจากดวงอาทิตย์
ในบทความบอกว่าพวกเขาพยายามตัดเรื่องกราเดียนต์ความร้อนออกโดยเพิ่มความหนาของวัสดุ แต่ผมไม่เข้าใจว่าทำไมถึงตัดออกได้ กราเดียนต์ยังคงมีอยู่ได้
ถ้าไม่ได้ป้อนพลังงานเข้าไปโดยตั้งใจ ก็น่าจะมีประสิทธิภาพมาก และนั่นก็ยังเป็นเรื่องใหญ่และสำคัญอยู่ดี แต่ผมไม่ชอบที่ดูเหมือนต้องอ้างให้เหมือนเครื่องจักรนิรันดร์เพื่อเรียกความสนใจจากสาธารณะ
ถึงจะเป็นบล็อกโพสต์ ไม่ใช่บทความ peer review จึงไม่คาดหวังความเข้มงวดระดับเดียวกัน แต่สุดท้ายก็เป็นผลเสียต่อวิทยาศาสตร์ ความเชื่อว่าวัสดุมหัศจรรย์บางอย่างจะทำลายกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์นั้นใกล้เคียงกับการเล่นแร่แปรธาตุมากกว่าเคมี
ถ้าสมมติว่าควบคุมอุณหภูมิและความชื้นแล้ว วัสดุก็ควรจะร้อนขึ้น ซึ่งดูเหมือนจะแก้ได้แบบพาสซีฟด้วยฮีตซิงก์ ถ้าสิ่งที่พวกเขาอธิบายถูกต้อง นี่ก็เป็นเรื่องใหญ่มาก และฟังดูสมเหตุสมผล
เจ๋งทีเดียว โดยพื้นฐานคือการย้าย ความต่างทางอุณหพลศาสตร์ ที่จำเป็นต่อวัฏจักรควบแน่น-ระเหย จากการควบคุมสภาพอากาศไปเป็นการควบคุมวัสดุ
ถ้าในอนาคตสามารถโปรแกรมขนาดรูพรุนได้ล่ะ? ก็จะเปลี่ยนสมดุลการไหลเข้า/ออกของแหล่งกักเก็บได้ตามต้องการ ลองนึกถึงเสื้อผ้าอัจฉริยะ ตอนร้อนก็ขยายรูพรุนเพื่อปล่อยน้ำออก ตอนหนาวก็ลดรูพรุนเพื่อให้น้ำระเหยน้อยลง
แต่สำนวน “ละเมิดฟิสิกส์” ในบทความนี่ขัดใจ
ที่เกี่ยวข้องกัน อาจดู https://en.wikipedia.org/wiki/Air_well_(condenser), https://en.wikipedia.org/wiki/Fog_collection, https://en.wikipedia.org/wiki/Atmospheric_water_generator ได้
กลไกของวัสดุใหม่นี้ต่างออกไปโดยสิ้นเชิง ดูเหมือนไม่จำเป็นให้อากาศอิ่มตัว
มีวัสดุที่ดึงน้ำออกจากอากาศอยู่แล้ว ในกรณีนั้นน้ำจะคงอยู่ในสภาพที่ถูกดูดซับ วัสดุนี้ก็ดูเหมือนใช้หลักการคล้ายกัน แต่ความแตกต่างจริง ๆ คือ น้ำไม่ได้คงอยู่ในสภาพถูกดูดซับต่อไป
ที่นี่ไม่ใช่ Reddit ก็จริง แต่ก็ยังอยาก
https://en.wikipedia.org/wiki/Dune_(novel)
ต้องเข้าใจว่า พลังงานขั้นต่ำ ที่จำเป็นในการแยกน้ำออกจากอากาศนั้นสูงกว่าพลังงานขั้นต่ำที่จำเป็นในการแยกน้ำออกจากน้ำเกลือมาก
เพราะข้อเท็จจริงทางฟิสิกส์นี้ การแยกเกลือออกจากน้ำจึงย่อมมีประสิทธิภาพมากกว่าการเก็บน้ำจากบรรยากาศเสมอ
ถ้ามีอุปกรณ์ที่ไม่ต้องป้อนวัสดุสิ้นเปลืองเพิ่มเติม ก็ดูน่าสนใจทีเดียว สามารถใช้ไฟฟ้าได้ แต่การไม่ต้องป้อนวัสดุอื่นน่าจะเป็นข้อได้เปรียบในหลายพื้นที่
ถ้ามีไฟฟ้า ก็สามารถเก็บน้ำจากอากาศได้ทุกที่ การแยกเกลือออกจากน้ำโดยทั่วไปต้องขนส่งน้ำที่ผลิตได้จากชายทะเลไปยังที่ที่ต้องการ
ผมไม่รู้เลยว่าค่าขนส่งจะสูงพอจนทำให้การเก็บน้ำมีประสิทธิภาพกว่าหรือไม่
เมื่อมองจากมุมมองของสมดุลพลังงานและการเปรียบเทียบกับเทคโนโลยีอื่น ๆ หมายความว่าการดูดซับและการควบแน่นเกิดขึ้นเองภายในวัสดุเดียวกันแบบพาสซีฟ จึงไม่จำเป็นต้องใส่พลังงานเข้าไป
ความร้อนที่ได้จากการดูดซับจะถูกระบายออกไปในขั้นตอนการควบแน่นถัดไป ดังนั้นผลกระทบของการค้นพบนี้คือไม่ต้องใช้พลังงานสำหรับเครื่องปรับอากาศ เครื่องลดความชื้น หรือ moisture vaporator บนสันเขาทางใต้
ผมมักลองทดสอบ AI อยู่เรื่อย ๆ และนี่เป็นหัวข้อที่น่าสนุกในการดูว่าโมเดลคิดอย่างไรกับเทคโนโลยีที่น่าจะไม่ได้อยู่ในข้อมูลฝึก Grok ไล่พิจารณากระบวนการได้ละเอียดกว่าผม (B.S.ChemE) เสียอีก
https://grok.com/share/bGVnYWN5_e80e8100-3682-4157-879e-c5ca...
ผมเคยสร้างของคล้าย ๆ กันกลาง Mojave ด้วยหินคาร์บอเนต ถ่าน และท่อโลหะลูกฟูกขนาดใหญ่
ผลิตน้ำได้ประมาณ 3 แกลลอน ในคืนเดียว
34.997387, -116.380048
น่าจะเห็นท่อใหญ่ที่ยื่นออกมา ที่นั่นมีโรงแรมคนงานเหมืองสร้างอยู่