科学家报道了利用昼夜温度变化的非动力水凝胶水泵机制的发展。该研究已发表在《期刊》上今天的应用材料欧洲杯足球竞彩，是由大韩民国钟 - 安大学化学工程和材料科学系的研究人员进行的。欧洲杯线上买球
学习：由昼夜温度变化驱动的水泵和净化水凝胶。图片来源：gorodenkoff/shutterstock.com
昼夜温度变化
昼夜温度变化是使地球上生命成为可能的必不可少但不足的因素。这种自然现象已被广泛用于香水工业，葡萄园位于高空位置，白天和夜间温度有显着差异。该现象是由地球的每日旋转以及陆地辐射和太阳辐射之间的不平衡引起的。
沙漠区域通常显示最大的昼夜温度变化，低洼的潮湿区域的变化最小。这种自然现象作为一种能源的潜在用途在很大程度上没有探索。
在相变材料中利用这种现象欧洲杯足球竞彩
相变材料是材料科学研究中相欧洲杯足球竞彩对较新的创新。欧洲杯线上买球最近，几乎没有报道了利用昼夜温度变欧洲杯足球竞彩化的相位变化材料，初步研究表明了这些材料的潜力。
已经开发了用于能量转化应用的功能相变材料，这些材欧洲杯足球竞彩料已开发出扭曲的碳纳米管纱。在有希望的同时，它们受到缓慢的驱动速度的阻碍。其他材料是通欧洲杯足球竞彩过将相变材料与热电设备相结合以产生电能的。
这些设备已经达到了350 mV的产生，昼夜温度变化为10oC，但理论上它们可以优于将热波动转换为电能的层状转换设备，但目前的应用主要限于传感器。
利用昼夜温度变化的相变材料的另一个潜在应用是非动力水管理。欧洲杯足球竞彩可以使用这种方法开发水泵和净化器，而这种方法不需要外部能源投入，从而提供了大量的能源节省并改善了农业等行业的可持续性。在农业中，近年来已经探索了垂直农业，以满足未来的粮食安全，这项技术可以使这些努力受益。
垂直耕作对气候变化和荒漠化的波动不太敏感。可以减少土地使用情况，可以减轻害虫的风险，并且在垂直农场需要更少的水和肥料。水凝胶和膜结合的水膜为耕作提供了潜力。将来，这些方法甚至可以应用于外界的位置，以改善空间探索的自给自足和其他天体上的基础。
研究
节省运营成本和能源对于垂直农场的成功至关重要，研究集中在低成本和节能设备上。为垂直农场开发无动力的组件将为公司和农民带来巨大的好处。
该研究背后的作者开发了一种创新的解决方案，该解决方案基于昼夜温度变化。在研究中，已经评估了热响应性水凝胶的水泵和净化器。这些新颖的无动力设备可以直接连接到垂直农业的水合物上，从而降低了能源使用和运营成本。
据作者所知，在当前文献中尚未报告开发利用昼夜温度变化的热响应性水凝胶，这使得它们的溶液是真正新颖的。热响应水凝胶通过进行体积变化，根据外部温度而扩大和收缩来响应温度变化。这些材料中的大分子链显示出低临界溶液温度行为（LCST），在水中，在水欧洲杯足球竞彩凝胶结构中进行交联使它们可以充当软执行器。
这项研究中开发的设备基于PNIPAM，PNIPAM是一种廉价，具有生物相容性的热响应水凝胶。白天，当温度较高时，纯化的水通过由PNIPAM和疏水硅构建的未开动的水阀从设备中释放出来。该系统类似于植物的木质部。任何高于昼夜温度变化的温度变化都可以为研究中提出的新型系统提供动力。
在设备中，将硅相插入水凝胶相之间。水凝胶相的亲水性和硅相的疏水性使水流具有不可逆转的水流。事实证明，设备的泵送效率在78％至92％之间，并且在一个温度周期中泵送的纯净水的重量是未供水水泵中材料合并重量的2-3倍。欧洲杯足球竞彩
作者指出，具有不同LCST的材料可用于克服昼夜温度变化中区欧洲杯足球竞彩域和季节温度差异所带来的挑战。此外，这些设备可用于油和水分，进一步证明了所提出的设备的商业适用性。总体而言，该研究提供了一种新的解决方案，以解决常规水管理系统的挑战。
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Lee，S等。（2022）由昼夜温度变化驱动的水泵和净化水凝胶今天的应用材料欧洲杯足球竞彩101404 [在线] Scie欧洲杯线上买球nceDirect.com。可用网址：https://www.欧洲杯线上买球sciendirect.com/science/article/abs/pii/s235294072000439。
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