En rose inspirerer til smart måde at opsamle og rense vand på

Rosen kan være et af de mest ikoniske symboler på kærlighedens skrøbelighed i populærkulturen, men nu kunne blomsten indeholde mere end bare symbolværdi. En ny enhed til opsamling og rensning af vand, udviklet ved University of Texas i Austin, blev inspireret af en rose og, mens mere konstrueret end fortryllet, er en dramatisk forbedring i forhold til nuværende metoder. Hver blomstlignende struktur koster mindre end 2 øre og kan producere mere end en halv gallon vand pr. Time pr. Kvadratmeter.

Et team ledet af lektor Donglei (Emma) Fan i Cockrell School of Engineering's Walker Department of Mechanical Engineering udviklede en ny tilgang til soldampning til vandproduktion - en teknik, der bruger energi fra sollys til at adskille salt og andre urenheder fra vand gennem fordampning .

I et papir, der blev offentliggjort i det seneste nummer af tidsskriftet Avancerede materialer , forfatterne skitserer, hvordan en origami-rose gav inspiration til at udvikle en ny form for soldampningssystem fremstillet af lagdelt, sorte papirark formet til kronblade. Fastgjort til et stilklignende rør, der opsamler ubehandlet vand fra enhver vandkilde, 3-D roseformen gør det lettere for strukturen at opsamle og beholde mere væske.

Nuværende soldampningsteknologier er normalt dyre, omfangsrig og giver begrænsede resultater. Teamets metode bruger billige materialer, der er bærbare og lette. Åh, og det ligner også en sortblomstret rose i en glasburk.

De kendte vil mere præcist beskrive det som en bærbar lavtryksstyret sol-damp-indsamling "unisystem". Men dets lighed med en blomst er ikke tilfældigt.

"Vi ledte efter mere effektive måder at anvende soldampningsteknikken til vandproduktion på ved hjælp af sort filtreret papir belagt med en særlig type polymer, kendt som polypyrrol, "Sagde fan.

Polypyrrol er et materiale kendt for sine fototermiske egenskaber, hvilket betyder, at det er særligt godt til at konvertere sollys til termisk varme.

Fan og hendes team eksperimenterede med en række forskellige måder at forme papiret på for at se, hvad der var bedst til at opnå optimale vandretentioner. De begyndte med at placere single, runde lag af det belagte papir fladt på jorden under direkte sollys. De enkelte plader viste løfte som vandopsamlere, men ikke i tilstrækkelige mængder. Efter at have leget med et par andre former, Fan blev inspireret af en bog, hun læste i gymnasiet. Selvom det ikke handler om roser i sig selv, "The Black Tulip" af Alexandre Dumas gav hende ideen om at prøve at bruge en blomstlignende form, og hun opdagede rosen som ideel. Dens struktur tillod mere direkte sollys at ramme det fototermiske materiale - med flere indre refleksioner - end andre blomsterformer og gav også et forstørret overfladeareal for vanddamp til at forsvinde fra materialet.

Enheden opsamler vand gennem sit stilklignende rør-fodrer det med den blomstformede struktur ovenpå. Det kan også samle regndråber, der kommer ovenfra. Vand finder vej til kronbladene, hvor polypyrrolmaterialet, der dækker blomsten, gør vandet til damp. Urenheder adskiller sig naturligvis fra vand, når de kondenseres på denne måde.

"Vi designede rensningsopsamlingsunisystemet til at omfatte et tilslutningspunkt for en lavtrykspumpe for at hjælpe med at kondensere vandet mere effektivt, "sagde Weigu Li, en ph.d. kandidat i Fan's lab og hovedforfatter på papiret. "Når det først er kondenseret, glasbeholderen er designet til at være kompakt, robust og sikker til opbevaring af rent vand. "

Enheden fjerner enhver forurening fra tungmetaller og bakterier, og det fjerner salt fra havvand, producerer rent vand, der opfylder kravene til drikkestandard fastsat af Verdenssundhedsorganisationen.

"Vores rationelle design og billige fremstilling af 3-D origami fototermiske materialer repræsenterer et første af sin slags bærbart lavtryks sol-damp-opsamlingssystem, "Sagde Li." Dette kan inspirere til nye paradigmer for sol-dampningsteknologier i rent vandproduktion til enkeltpersoner og hjem. "