新規ヒドロゲルは空気湿気を利用して実用化

Anonim

湿度が高いと不快感を引き起こし、暑い日はより耐え難く感じます。 シンガポール国立大学(NUS)の研究者チームは、熱の快適性を向上させるために大気を効果的に除湿するだけでなく、空気中の湿気を利用して幅広い実用化に役立つ新しいゲル状物質を発明しました。サンスクリーンまたはプライバシースクリーン、導電性インク、さらにはバッテリーとして機能するようなものである。 これらの興味深い特性は、外部からの電力を必要とせずに、吸水後の材料に内在しています。

独特のヒドロゲルは、日焼け止め中に見られるゲル状の状態である酸化亜鉛の形態である。 それは、周囲環境からの水中でその重量の2.5倍以上を吸収し、市販の乾燥剤よりも少なくとも8倍優れた性能を発揮する。 それは、屋内と屋外の両方の用途に適しており、安価で生産しやすい。

シンガポールでは、多くの熱帯諸国と同様、相対湿度が70〜80%と高いレベルにあります。湿気の多い環境では、空気は水で飽和し、その結果、体の汗がゆっくりと蒸発します。私たちの新しいヒドロゲルは大気からの水分を非常に効率的に除去することによって冷却効果を達成することを目指しています」とNUS学部材料科学工学科のSwee Ching TAN教授は述べています。研究を主導したエンジニアリング。

「この新しいヒドロゲルは、シリカゲルや塩化カルシウムなどの既存の乾燥剤よりも空気の水分を取り除くのに8倍以上優れています。水分をより多く吸収し、より速く働き、材料を少なくします」エネルギー集約型除湿空気このヒドロゲルは、電気を必要とせず、壁や窓、装飾品(彫刻など)にも容易にコーティングして除湿機能を果たすことができます」とAsst Prof Tan氏は付け加えました。

熱の快適性を高める

ヒドロゲルは、大量の水を含有する材料であり、コンタクトレンズ、創傷包帯およびパーソナルケア製品に一般に使用されている。 最近、ヒドロゲルは、組織工学および薬物送達などの生物医学的用途に使用されている。 しかしながら、周囲空気から水分を吸収するヒドロゲルの能力は、十分に調査されていない。

NUSエンジニアリングチームによって開発された新しいヒドロゲルは、周囲の空気から水分子を直接抽出し、閉じ込められた空間の相対湿度を温熱快適ゾーン内の80%から60%に7分未満で減少させます。

この材料は、病院の病棟や空調のない教室、公園やバス停など、室内と屋外の両方の環境で相対湿度を下げるのに適しています。

幅広いアプリケーションで湿度を利用する

Tan氏は、「空気中の水分は豊富な資源ですが、収穫してそれを有効に使う試みはほとんどありません。新しいヒドロゲルが水を吸収すると、興味深い光学的、電気的、電気化学的特性が見られます。便利なアプリケーションの広い範囲を開きます。

環境から水を取り込んだ後、新しいヒドロゲルは不透明になり、赤外線透過率を約50%低下させます。 これは周囲温度を摂氏7度以上下げることにつながります。 したがって、ヒドロゲルは、プライバシースクリーンとして倍増しながら、自然の日光からの熱を遮断するためのスマートな窓材料として使用することができる。 空調機と一緒に使用する場合、建物または家屋の所有者は、冷たい周囲空気が望ましい温度に冷やすために必要な電力が少なくて済むので、エネルギーコストの節約を楽しむことができます。

ヒドロゲルの別の興味深い用途は、電子デバイスに一般的に見られるプリント回路基板上の導電性インクとして機能することである。 材料のゲル状性質は、フレキシブルなエレクトロニクスにとって非常に魅力的です。 ハイドロゲルは、酢などの一般的な溶剤で簡単に消すことができ、回路板を再利用することができます。 これは電子廃棄物の削減に役立ちます。

また研究チームは、ハイドロゲルが約1.8ボルトの電気を発生させることができることを発見しました。これは、単三電池に似ています。小型デジタル時計などの機器に電力を供給するのに十分です。 このように、太陽光や電力供給がない状況では、非常用電源として使用することもできます。

これらの研究成果は、2018年5月24日に科学誌「 エネルギー・環境科学 」にオンラインで掲載されています。

新規ハイドロゲルの開発は、NUSとシンガポール教育省の支援を受けています。 ヒドロゲルを使用して相対湿度を大幅に減少させる有望な結果に続いて、NUSインダストリーリエゾンオフィスの支援を受けた研究チームは、テマセク財団の生態系から大規模な資金を得て、屋内外の大規模。

NUSの研究チームは、その発明に関する特許を提出しており、研究者は、新しいヒドロゲルの異なる特性の適用をさらに進めるためにより多くの研究を行う予定である。

menu
menu