MIT พัฒนาเครื่องอัลตราโซนิกสำหรับดึงน้ำในอากาศที่แห้งแล้งได้

วิศวกรจาก MIT ได้พัฒนาอุปกรณ์อัลตราโซนิกที่สามารถปลดปล่อยน้ำออกจากวัสดุใช้ดูดซับความชื้นจากอากาศได้อย่างรวดเร็ว โดยอาศัยการเขย่าโมเลกุลของน้ำแทนการให้ความร้อน

อุปกรณ์นี้ใช้พลังงานจากแผงโซลาร์เซลล์ขนาดเล็ก สามารถทำงานได้หลายรอบต่อวัน ถือเป็นความก้าวหน้าที่ทำให้การผลิตน้ำดื่มจากอากาศในพื้นที่ห่างไกลให้เป็นไปได้จริงมากยิ่งขึ้น แม้ในพื้นที่แห้งแล้งที่สุด อากาศก็ยังมีความชื้นจาง ๆ ที่สามารถดึงออกมาเป็นน้ำดื่มได้ อุปกรณ์ดังกล่าวมีวัสดุที่คล้ายฟองน้ำสำหรับเก็บน้ำจากบรรยากาศหรือ Atmospheric Water Harvesting (AWH) ซึ่งได้รับการพัฒนาเพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม การนำความชื้นที่ถูกเก็บไว้กลับออกมามักต้องอาศัยความร้อนจากแสงอาทิตย์ ทำให้ต้องใช้เวลานานหลายชั่วโมงหรือหลายวันกว่าจะได้น้ำออกมา

ทีมนักวิจัยจาก MIT จึงได้ใช้วิธีใหม่ในการเร่งขั้นตอนการดึงน้ำออกมาโดยไม่ใช้ความร้อน แต่ใช้คลื่นอัลตราโซนิกความถี่สูงเพื่อเขย่าให้น้ำหลุดออกจากมาจากวัสดุที่ใช้กักเก็บความชื้นแทน

อุปกรณ์ที่วิศวกรของ MIT ออกแบบมานั้น สามารถสร้างการสั่นสะเทือนความถี่สูง เมื่อวางวัสดุดูดซับน้ำบนอุปกรณ์ คลื่นอัลตราซาวด์จะช่วยคลายพันธะระหว่างโมเลกุลน้ำกับพื้นผิววัสดุ ทำให้สามารถดึงน้ำออกได้ในเวลาเพียงไม่กี่นาที แทนที่จะใช้เวลานานจากการอาศัยแสงแดดอาทิตย์ แน่นอนว่าตัวเครื่องต้องอาศัยแหล่งกำเนิดพลังงาน แต่การใช้แผงโซลาร์เซลล์นั้นก็ถือว่าเพียงพอแล้ว และยังสามารถตั้งให้ทำงานอัตโนมัติได้อีกด้วย

ดร. สเวตลานา โบริสกินา (Svetlana Boriskina) อธิบายว่า วัสดุที่ดีในการเก็บน้ำมักจะไม่ปล่อยน้ำออกง่าย ๆ ทำให้ต้องมีพลังงานมากและเวลาอันยาวนานในการดึงน้ำออกจากวัสดุ เมื่อ Shuvo และทีมพิจารณาปัญหา พวกเขาตระหนักว่าคลื่นอัลตราโซนิกอาจเป็นกุญแจสำคัญที่จะเร่งกระบวนการดึงน้ำได้ ซึ่งงานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Communications เมื่อวันที่ 18 พฤศจิกายน โดยมีอิครา อิฟเตคาร์ ชูโว (Ikra Iftekhar Shuvo) นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาจาก MIT เป็นผู้เขียนหลัก

อัลตราซาวด์เป็นคลื่นเสียงที่มนุษย์ไม่ได้ยิน แต่มีความถี่สูงพอที่จะทำให้โมเลกุลน้ำเกิดการสั่นไปพร้อมกับคลื่นและหลุดออกจากพื้นผิววัสดุได้

มันเหมือนน้ำกำลังไหลไปตามจังหวะคลื่น ซึ่งแรงสั่นนี้ปลดปล่อยโมเลกุลออกมาเป็นหยดน้ำให้เราเห็น

อิครา อิฟเตคาร์ ชูโว

ทีมออกแบบ Ultrasonic Actuator โดยใช้แผ่นเซรามิกแบนเป็นแกนกลาง เมื่อได้รับแรงดันไฟฟ้า แผ่นนี้จะสั่นสะเทือน และมีโครงที่เจาะรูเล็ก ๆ เพื่อให้น้ำที่ถูกสั่นจนหลุดไหลเข้าสู่ภาชนะสำหรับเก็บน้ำ ซึ่งทีมวิจัยคำนวนว่า อุปกรณ์นี้มีประสิทธิภาพมากกว่าการใช้ความร้อนจากแสงอาทิตย์ถึง 45 เท่าเลยทีเดียว

ที่มา Scitechdaily

วัชรกุล พัฒนาประทีป