Материал получили с помощью технологии лазерной абляции в жидкости

Ученые Дальневосточного федерального университета (ДВФУ), Университета ИТМО и Дальневосточного отделения (ДВО) РАН в составе международного коллектива разработали наноматериал на основе диоксида титана, который может ускорять испарение воды в промышленных опреснителях до 2,5 раз. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials and Interfaces, сообщила ТАСС пресс-служба ДВФУ.

"Материал получили с помощью простой и экологичной технологии лазерной абляции в жидкости. В жидкость, содержащую ионы золота, мы добавили нанопорошки диоксида титана и все это облучили лазерными импульсами видимого спектра. Метод не требует дорогостоящего оборудования, опасных химических веществ и может быть легко оптимизирован под синтез уникального наноматериала в довольно значительном количестве - несколько граммов в час", - сказал младший научный сотрудник Политехнического института ДВФУ Станислав Гурбатов, слова которого приводятся в сообщении.

Доступ к чистой воде входит в 17 целей устойчивого развития ООН. При этом Всемирная организация здравоохранения и Детский фонд (ЮНИСЕФ) в 2019 году опубликовали доклад, в котором отметили, что 2,2 млрд человек все еще не имеют доступа к чистой питьевой воде. Одним из перспективных способов решения этой проблемы считается опреснение морской воды, которую испаряют солнечным нагревом и концентрируют пар. Но чтобы добиться большей производительности установок, нужны новые материалы, ускоряющие испарение.

В новой работе ученые получили такой инновационный наноматериал на основе порошка диоксида титана, который предварительно поместили в жидкость с ионами золота. В результате лазерного воздействия нанопорошок утратил упорядоченную кристаллическую структуру и стал эффективнее поглощать видимый свет. Поглощению также способствовало формирование на поверхности и в объеме диоксида титана наноразмерных кластеров золота. В результате полученный материал может ускорить испарение воды в промышленных опреснителях до 2,5 раз.

"Изначально мы хотели использовать это свойство в контексте солнечной энергетики, но быстро поняли, что из-за своей новой аморфной структуры наночастицы в активном слое солнечных батарей, поглотив солнечную энергию, будут преобразовываться ее в тепло, а не в электричество. Зато пришла идея применить его в качестве своеобразного нагревающего элемента в опреснителе, что и было успешно проделано в лабораторных условиях", - сказал старший научный сотрудник Института автоматики и процессов управления ДВО РАН Александр Кучмижак, слова которого приводятся в сообщении.

Свойства материала, как добавили в ДВФУ, также позволяют применять его в качестве вещества-детектора в сенсорных системах, которые реагируют на мельчайшие следы различных веществ, растворенных в жидкостях. Например, в микрофлюидных биомедицинских системах, "лабораториях в чипе" и системах экологического мониторинга для поиска загрязняющих веществ, антибиотиков или вирусов, попавших в воду.