เจลเก็บน้ำทำงานในระดับความชื้นต่ำ

นักวิจัยในสหรัฐอเมริกาได้ออกแบบเจลโพลิเมอร์ที่ยั่งยืนซึ่งสามารถเก็บน้ำปริมาณมากจากอากาศโดยรอบได้ แม้ในสภาวะที่มีความชื้นต่ำ สร้างสรรค์และเพื่อนร่วมงานที่มหาวิทยาลัยเทกซัส เมืองออสติน วัสดุต้นทุนต่ำนี้ผสมผสานเส้นใยพืชที่ดูดซับน้ำเข้ากับเซลลูโลส ซึ่งจะขับน้ำออกเมื่อได้รับความร้อน หลายส่วนของโลกประสบปัญหาการขาดแคลนน้ำในระดับหนึ่ง และคาดว่าปัญหาจะเพิ่มมากขึ้น

ตามภาวะโลกร้อน

ที่เพิ่มขึ้น การแยกความชื้นออกจากชั้นบรรยากาศโดยตรงจะช่วยให้ผู้คนหลายล้านคนสามารถเข้าถึงน้ำสะอาดที่จำเป็นได้ นักวิจัยได้พัฒนาวัสดุที่มีรูพรุนต่างๆ มากมายที่สามารถดักจับและปล่อยความชื้นได้ตามต้องการ แต่สิ่งเหล่านี้มักต้องการสภาวะที่มีความชื้น ในพื้นที่แห้งแล้งซึ่งปัจจุบันมีประชากรมากกว่า

หนึ่งในสามของโลก เทคนิคที่มีอยู่ประสบกับการดูดซึมน้ำต่ำและความต้องการพลังงานสูงเพื่อรับมือกับความท้าทายนี้ ทีมงานของ Guo ได้พัฒนาวัสดุพอลิเมอร์ชนิดใหม่ที่มีส่วนผสมของบุกบุก (KGM) ซึ่งเป็นเส้นใยจากพืชที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอาหารเอเชีย และไฮดรอกซีโพรพิลเซลลูโลส (HPC)

เมทริกซ์โพลิเมอร์นี้ยังประกอบด้วยสารละลายลิเธียมคลอไรด์ที่กระจายตัวอย่างสม่ำเสมอ ซึ่งเป็นเกลือที่กักเก็บความชื้นพื้นที่ผิวขนาดใหญ่ภายในวัสดุ KGM ที่ชอบน้ำมีโครงสร้างที่มีรูพรุนตามลำดับชั้น ทำให้มีพื้นที่ผิวในการกักเก็บน้ำขนาดใหญ่ ในขณะเดียวกันก็ช่วยให้ไอน้ำไหลผ่านโครงสร้างได้อย่างรวดเร็ว 

เมื่อได้รับความร้อน HPC จะผ่านการเปลี่ยนเฟส และเส้นใยโพลิเมอร์ที่เป็นเส้นตรงก่อนหน้านี้จะหดตัวเป็นรูปร่างบิดเบี้ยวไม่มีรูปร่าง ในกระบวนการนี้ ความชื้นในเส้นใย KGM จะถูกปล่อยออกมาอย่างรวดเร็ว

และเพื่อนร่วมงานได้แสดงให้เห็นว่าในรอบ 14–24 รอบของการดูดน้ำและปล่อยในสภาวะแห้งแล้ง 

นักวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าโพลิเมอร์สามารถผลิตได้ง่ายด้วยวิธีการหล่อที่เป็นมิตรกับผู้ใช้ โดยนำสารตั้งต้นของเจลที่มีส่วนผสมทั้งสามมาผสมกันและเทลงในแม่พิมพ์ หลังจากผ่านไป 2 นาที ส่วนผสมจะถูกทำให้แห้งและลอกออกจากแม่พิมพ์ พร้อมใช้งานทันที นอกจากนี้ ส่วนผสมสามอย่างของวัสดุ

ยังมีมากมาย

และสามารถจัดหาได้อย่างยั่งยืน ส่วนผสมทั้งหมดมีราคาเพียง 2 ดอลลาร์ต่อกิโลกรัม ทีมของ Guo หวังว่าต้นทุนที่ต่ำและความเรียบง่ายในการผลิตจะทำให้สามารถผลิตเจลในเชิงพาณิชย์ได้ พวกเขาคาดการณ์ว่าจะสามารถเก็บเกี่ยวน้ำในปริมาณที่มากขึ้นได้อย่างง่ายดายโดยการสร้างฟิล์มที่หนาขึ้น

และใส่แผ่นดูดซับลงในเจลเจล 1 กิโลกรัมสามารถผลิตน้ำได้มากกว่า 6 ลิตรต่อวันในความชื้นสัมพัทธ์ 15% ที่ความชื้นสัมพัทธ์ 30% สามารถผลิตได้มากถึง 13 ลิตรต่อวัน ของเรานั้นน่าสนใจสำหรับความแข็งแกร่งที่สูงมากของพวกมัน” เขากล่าว ทำสองสิ่งหลักในระบบหัวฉีดเชื้อเพลิง ขั้นแรก จะสั่งงาน 

“เดือยวาล์ว” ที่ช่วยให้เชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเล็กๆ ใกล้กับหัวฉีดที่ปลายหัวฉีด ประการที่สอง มันจะสูบน้ำมันเชื้อเพลิงออกจากห้องเล็ก ๆ เข้าสู่กระบอกสูบของเครื่องยนต์รถยนต์ด้วยแรงดันสูง ในความเป็นจริง ทรานสดิวเซอร์ถูกยึดที่ส่วนท้ายสุดจากหัวฉีดโดยภายนอกของหัวฉีด หมายความว่า

ปลายด้านหนึ่ง

ของสแต็คอยู่กับที่ แต่ปลายอีกด้านหนึ่งจะเคลื่อนที่ผู้ผลิตต้องการคือการเพิ่มการกระจัดที่ส่วนปลายเพื่อให้สามารถสูบเชื้อเพลิงเข้าสู่เครื่องยนต์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เรารู้ว่าการกระจัดของวัสดุเพียโซอิเล็กทริกเป็นสัดส่วนกับความเครียด ซึ่งขึ้นอยู่กับสนามไฟฟ้า

ที่ใช้Eในแต่ละแผ่น ดังนั้นเพื่อเพิ่มการกระจัดให้สูงสุด เราจำเป็นต้องเพิ่มE  =  V / d ให้สูงสุด โดยที่Vคือแรงดันระหว่างดิสก์แต่ละแผ่นและdคือความหนาของแผ่นดิสก์ ทางออกที่ดีที่สุดคือการใช้แผ่นบาง ๆ จำนวนมากแทนที่จะเป็นแผ่นไขมันแผ่นเดียว แม้ว่าจะมีความหนาโดยรวมเท่ากันก็ตาม 

แผ่นบางหลายแผ่นจะให้การเสียรูปทั้งหมดเท่ากัน แต่มีเศษเสี้ยวของแรงดันไฟฟ้า ซึ่งสะดวกเนื่องจากสร้างแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็กได้ง่ายกว่า ปลอดภัยกว่า และต้องการฉนวนที่บางกว่าในทางปฏิบัติ หัวฉีดเชื้อเพลิงส่วนใหญ่มีแผ่นเพียโซอิเล็กทริกอยู่ระหว่าง 20 ถึง 100 แผ่น โดยแต่ละแผ่น

มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10-20 มม. และหนาเพียง 0.5 มม. พวกเขาสามารถบรรลุการแทนที่ประมาณ 10  μ m ด้วยแรงดันไดรฟ์ประมาณ 150 V และมี “ปัจจัยคุณภาพ” เชิงกลที่ค่อนข้างต่ำ ซึ่งหมายความว่าพวกมันไม่สั่นพ้อง และคุณสามารถรับพัลส์เชิงกลเดี่ยวแทนที่จะเป็นแพ็กเก็ตของพัลส์ตามที่คุณต้องการ 

ด้วยสแต็ค ธรรมดาในระบบทั่วไป รถยนต์ใช้หัวฉีดเพียงอันเดียวในการจ่ายเชื้อเพลิงไปยังท่อร่วมไอดี โดยนำหน้าวาล์วไอดีสำหรับแต่ละกระบอกสูบ ซึ่งเป็นการเปลี่ยนคาร์บูเรเตอร์โดยตรง แต่ปัจจุบันรถยนต์หลายคันมีหัวฉีดหนึ่งอันต่อกระบอกสูบ แต่ละอันจะส่งปริมาณเชื้อเพลิงที่เหมาะสมอย่างแม่นยำ

ไปยังแต่ละกระบอกสูบเพื่อให้เหมาะกับปริมาณอากาศที่ได้รับ เชื้อเพลิงเกือบทั้งหมดถูกเผาไหม้ในแต่ละจังหวะส่งกำลังของลูกสูบ  ขจัดคราบเขม่าคาร์บอนที่จะก่อตัวขึ้นจากการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ และทำให้มั่นใจได้ว่าแทบไม่มีอนุภาคขนาดเล็กของคาร์บอนหลุดออกจากไอเสีย

สำหรับความเร็วที่หัวฉีดเชื้อเพลิงต้องทำงาน เครื่องยนต์ที่ทำงานด้วยความเร็วสูงสุดจะหมุนที่ประมาณ 6,000 รอบต่อนาที ซึ่งก็คือ 100 รอบต่อวินาที หัวฉีดจึงต้องเปิดและปิดน้อยกว่าครึ่งรอบของลูกสูบ ซึ่งเท่ากับ 5 มิลลิวินาทีในตัวอย่างนี้ แม้ว่าเวลาเปิดและปิดโดยทั่วไปมักจะอยู่ที่ 1 มิลลิวินาที

หรือน้อยกว่า ในทางตรงกันข้าม ทรานสดิวเซอร์ ทั่วไปทำงานที่ 25–60 kHz และมีระยะเวลาการสั่น 15–40  μsซึ่งน้อยกว่า 1 มิลลิวินาทีที่จำเป็นสำหรับการฉีดเชื้อเพลิง เคล็ดลับสุดท้ายของทรานสดิวเซอร์ Langevin คือมันแปลงเชื้อเพลิงแรงดันต่ำที่เข้ามาเป็นของเหลวที่แรงดันสูง สิ่งนี้ไม่เพียงเอาชนะแรงดันอัดในกระบอกสูบ แต่ยังทำให้เชื้อเพลิงกลายเป็นละอองละอองละเอียดที่มี  

credit: coachwebsitelogin.com assistancedogsamerica.com blogsbymandy.com blogsdeescalada.com montblanc–pens.com getthehellawayfromsalliemae.com phtwitter.com shoporsellgold.com unastanzatuttaperte.com servingversusselling.com