ابتكر فريق من العلماء الصينيين مادة جديدة يمكنها استخدام طاقة الضوء لتنقية الهواء من جزيئات الغبار والهباء الجوي والميكروبات، في تقنية قد تفتح المجال أمام تطوير أقنعة وأجهزة تنقية هواء قابلة لإعادة الاستخدام وتعمل لفترات طويلة دون الحاجة إلى مصدر طاقة خارجي.

وأوضح البروفيسور يو جيهونغ من جامعة جيلين أن أنظمة ترشيح الهواء التقليدية تتراجع كفاءتها مع مرور الوقت نتيجة تراكم الجزيئات داخل مسام المرشحات، بينما تعتمد المادة الجديدة على توليد شحنة كهربائية ساكنة عند تعرضها للضوء، بما يساعدها على جذب الجزيئات الموجودة في الهواء واحتجازها لفترات أطول.

الضوء يتحول إلى طاقة لتنقية الهواء

وتعتمد الكمامات ومرشحات تنقية الهواء التقليدية على ألياف مرتبة بصورة عشوائية تعمل على حجز الغبار والهباء الجوي والميكروبات والملوثات المختلفة.

لكن تراكم هذه الجزيئات يؤدي مع الوقت إلى انسداد المسام وانخفاض كفاءة الترشيح، ما يتطلب استبدال المرشحات أو الكمامات بصورة متكررة.

أما التقنية الجديدة فتحاول معالجة هذه المشكلة من خلال الاستفادة من التأثير الكهروستاتيكي، إذ يمكن للشحنة الكهربائية أن تساعد في جذب الجزيئات الدقيقة واحتجازها بدل الاعتماد على الحجز الميكانيكي وحده.

مادة تجمع بين البوليمر وسبيكة معدنية

وصمم الباحثون المادة الجديدة باستخدام غشاء من البولي بروبيلين، جرى طلاؤه بطبقة كهروإجهادية خاصة تتكون من مادة بوليمرية وجزيئات من سبيكة الغاليوم والإنديوم.

وعند تعرض المادة لضوء الشمس أو الإضاءة الاصطناعية، تمتص بنيتها الطاقة الضوئية وتستخدمها لتوليد شحنة كهربائية في سلاسل البوليمر القريبة، وهو ما يمنح المرشح قدرة على جذب الجزيئات الدقيقة التي تمر عبره.

وتتيح هذه الآلية تشغيل عملية الترشيح اعتمادًا على الإضاءة المحيطة، دون الحاجة إلى مصدر كهربائي منفصل لتوليد المجال الكهروستاتيكي.

كفاءة مستقرة بعد شهر من الاستخدام

وأظهرت الاختبارات التي أجراها الباحثون قدرة المادة على التقاط جزيئات من الملح والرماد يصل قطرها إلى مئات النانومترات.

كما أظهرت النتائج، وفقًا للبيانات الواردة عن التجارب، أن كفاءة ترشيح المادة انخفضت بنحو 1% فقط بعد شهر من الاستخدام المتواصل مقارنة بمستواها الأولي، وهو ما يشير إلى قدرتها على الحفاظ على أداء مستقر لفترة طويلة.

ويرى الباحثون أن هذه الخصائص قد تجعل المادة مناسبة مستقبلًا لتطوير أقنعة قابلة لإعادة الاستخدام وأنظمة تنقية هواء محمولة، خصوصًا في الأماكن التي لا يتوفر فيها مصدر مستمر للطاقة.

ولا تزال التقنية في نطاق البحث والتطوير، ما يعني أن استخدامها على نطاق واسع في المنتجات الطبية أو أجهزة تنقية الهواء يتطلب مزيدًا من الاختبارات لتقييم كفاءتها وسلامتها في ظروف الاستخدام المختلفة.

للمزيد تابع

خليجيون نيوز على: فيسبوك | إكس | يوتيوب | إنستغرام | تيك توك