사막 생물에서 영감을 받은 기술, 에너지 없이 공기 중 물 수집 혁신!

Seoul진린 대학, 뉴욕 대학교 아부다비 스마트 소재 연구소, 그리고 스마트 엔지니어링 소재 센터의 판체 나우모프 교수 팀은 에너지를 사용하지 않고 공기 중에서 물을 모을 수 있는 혁신적인 재료를 개발했습니다. 이 야누스 결정체는 사막 식물과 동물의 구조에서 영감을 받아 설계되었으며, 건조한 환경에서도 효율적으로 수분을 모을 수 있는 능력을 보여줍니다.
세 가지 다양한 유기 화합물로 구성된 야누스 결정은 각각 물을 끌어들이고 물을 밀어내는 특성을 가진 유연한 구조를 형성합니다. 이러한 특성 덕분에 이 물질은 두 가지 중요한 기능을 수행할 수 있습니다.
- 물 포집: 친수성 부분이 공기 중의 물방울을 끌어모읍니다.
- 물 이동: 소수성 부분이 물방울을 효율적으로 수집 지점으로 옮깁니다.
얀누스 결정은 에너지를 사용하지 않고 공기 중에서 수분을 효과적으로 수집하여 물을 모으는 새로운 기록을 세웠습니다. 담수화가 바닷물에서 소금을 제거하는 데 많은 에너지를 필요로 하는 것과 달리, 이 시스템은 에너지가 부족하거나 비용이 많이 드는 지역에서도 유용하게 활용할 수 있습니다.
이 결정들은 실시간으로 어떻게 물을 모으는지 관찰할 수 있도록 설계되었습니다. 투명하기 때문에 연구자들은 빛을 이용해 안개 방울이 모여 물로 변하는 과정을 볼 수 있으며, 이는 이러한 결정들이 다양한 환경에서 얼마나 효과적인지 이해하는 데 도움이 됩니다.
야누스 결정체를 활용해 대기 중의 수분을 모아낸다면, 물부족 문제를 겪는 건조한 지역에서 주요 수원을 대신할 수 있습니다. 이 결정체는 공기 중의 수분을 흡수하여 깨끗하고 마실 수 있는 물로 변환하여, 안전한 식수가 부족한 지역 사회에 공급할 수 있습니다.
장누스 결정과 다른 기술을 결합하여 물 수집 효율성을 향상시키는 연구가 향후 이루어질 수 있습니다. 또한 기존의 물 관리 시스템에 추가될 가능성도 있습니다. 이러한 재료가 더욱 발전함에 따라, 전 세계적인 물 부족 문제를 해결하기 위한 새로운 방식에서 중요한 역할을 수행할 수 있으며, 더 큰 사회적 문제를 해결하기 위해 지속 가능한 기술과 재생 가능한 에너지의 사용을 지원할 수 있습니다.
연구는 여기에서 발표되었습니다:
http://dx.doi.org/10.1021/jacs.4c11689및 그 공식 인용 - 저자 및 저널 포함 - 다음과 같습니다
Linfeng Lan, Liang Li, Chenguang Wang, Panče Naumov, Hongyu Zhang. Efficient Aerial Water Harvesting with Self-Sensing Dynamic Janus Crystals. Journal of the American Chemical Society, 2024; 146 (44): 30529 DOI: 10.1021/jacs.4c11689

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