Một nhóm nghiên cứu tại Đại học Pennsylvania (Mỹ) vừa công bố phát hiện mang tính đột phá về một loại vật liệu nano có khả năng hút nước từ không khí khô và giải phóng ra bề mặt dưới dạng giọt mà không cần bất kỳ nguồn năng lượng nào từ bên ngoài.
Đây là kết quả bất ngờ trong quá trình nhóm thử nghiệm sự kết hợp giữa các lỗ nano ưa nước và polymer kỵ nước. “Chúng tôi thậm chí không cố thu nước. Nhưng rồi những giọt nước bắt đầu xuất hiện,” giáo sư Daeyeon Lee, chuyên ngành kỹ thuật hóa học và sinh học phân tử, chia sẻ.
Ngưng tụ nước mà không cần làm lạnh
Thông thường, nước chỉ ngưng tụ khi độ ẩm cao hoặc nhiệt độ giảm sâu – nguyên lý đứng sau các thiết bị thu sương truyền thống. Tuy nhiên, vật liệu mới vận hành theo cơ chế ngưng tụ mao dẫn – một quá trình mà hơi nước chuyển thành chất lỏng trong các lỗ nhỏ đến mức có thể hút nước ngay cả khi không khí khô.
“Trong vật liệu này, nước không bị giữ lại trong các lỗ như thông thường mà tiếp tục di chuyển và thoát ra bề mặt,” giáo sư Amish Patel, đồng tác giả nghiên cứu, nói. Điều này chưa từng được quan sát trước đây ở các vật liệu cùng loại.
Thậm chí, các giọt nước được hình thành cũng cho thấy tính chất lạ thường: chúng không bốc hơi nhanh chóng như dự đoán, mà duy trì ổn định trong thời gian dài – thách thức các hiểu biết vật lý hiện tại.
Cấu trúc đặc biệt, dễ chế tạo
Nghiên cứu do Đại học Pennsylvania phối hợp với Đại học Kỹ thuật Munich (Đức) thực hiện, chỉ ra rằng thành phần của vật liệu gồm các hạt nano ưa nước được nhúng trong một nền polyethylene kỵ nước – tạo nên một sự cân bằng hiếm có giữa hút và đẩy nước.
“Chúng tôi vô tình chạm tới điểm cân bằng lý tưởng,” giáo sư Lee cho biết. Theo nhóm, các lỗ xốp đóng vai trò như bể chứa nước ẩn, liên tục hút ẩm từ không khí và cấp nước cho các giọt trên bề mặt, tạo ra một chu trình khép kín, hoàn toàn thụ động.
Một điểm đáng chú ý là vật liệu này được sản xuất từ các polymer phổ biến và quy trình chế tạo không đòi hỏi công nghệ phức tạp. Điều này khiến khả năng thương mại hóa và ứng dụng thực tế trong tương lai gần trở nên khả thi.
Ứng dụng tiềm năng tại vùng hạn và công nghệ làm mát
Theo các nhà nghiên cứu, loại vật liệu này có thể tích hợp vào hệ thống thu nước thụ động ở các khu vực khô hạn, lớp phủ điều hòa nhiệt độ cho tòa nhà hoặc hệ thống làm mát điện tử nhờ hiện tượng bay hơi tự nhiên.
“Chúng tôi đang học hỏi cách mà các tế bào sinh học xử lý nước trong môi trường phức tạp để tạo ra vật liệu tối ưu hơn,” Patel chia sẻ, cho biết nhóm sẽ tiếp tục nghiên cứu nhằm tăng hiệu quả thu nước, mở rộng quy mô sản xuất và cải tiến khả năng đẩy giọt nước khỏi bề mặt.
Phát hiện này được kỳ vọng sẽ góp phần giải quyết bài toán thiếu nước tại nhiều nơi trên thế giới, đồng thời mở ra hướng đi mới cho các công nghệ khai thác tài nguyên bền vững từ môi trường tự nhiên.
Georgina Jedikovska là một nhà báo tự do, cộng tác với Interesting Engineering (IE). Bài viết được đăng trên IE vào ngày 22/05/2025.
Interesting Engineering là trang tin tức công nghệ và khoa học, chuyên cập nhật những phát minh và tiến bộ kỹ thuật mới nhất trên thế giới. Ra mắt năm 2011, nền tảng này cung cấp nội dung hấp dẫn về AI, năng lượng tái tạo, hàng không vũ trụ và nhiều lĩnh vực đột phá khác.
Biên dịch: Thu Hoài
