Các nhà nghiên cứu Virginia Tech đã phát triển một thiết bị thu hoạch nước cải tiến có thể giúp giải quyết tình trạng khan hiếm nước ở các vùng ven biển dễ bị hạn hán. Cây đàn sương mù lai của họ kết hợp những ưu điểm tốt nhất của lưới truyền thống và thiết kế cây đàn sương mù trước đó để tạo ra một hệ thống thu thập nước hiệu quả hơn.
Nghiên cứu này đã khơi dậy những cuộc thảo luận thú vị trong cộng đồng công nghệ, với một số người dùng chỉ ra các phương pháp thay thế và những cải tiến tiềm năng cho thiết kế.
Ứng dụng và Phát triển Tương lai:
- Mục tiêu chính: Các vùng ven biển khô cằn có sương mù thường xuyên
- Ứng dụng thứ cấp: Xua tan sương mù trên đường bộ/cao tốc/sân bay
- Sử dụng trong công nghiệp: Quản lý sương mù băng từ sản xuất hóa chất
- Cải tiến tương lai: Phiên bản điện với ứng dụng điện áp
- Khả năng mở rộng: Không có giới hạn lý thuyết về kích thước thiết bị
 |
|---|
| Sự đổi mới hợp tác trong phát triển công nghệ, phản ánh quá trình sáng tạo đằng sau thiết kế đàn hạc sương mù lai |
Vấn đề kết cục cần được giải quyết
Thu hoạch sương mù truyền thống sử dụng lưới, nhưng những thiết bị này đối mặt với một thách thức lớn: chúng dễ bị tắc nghẽn. Khi các lỗ lưới quá nhỏ, các giọt nước hợp nhất với nhau và tạo thành một lớp màng chặn luồng không khí và làm giảm hiệu quả. Thiết kế cây đàn sương mù ban đầu của nhóm Virginia Tech từ năm 2018 đã giải quyết vấn đề này bằng cách chỉ sử dụng dây thẳng đứng, giống như dây đàn guitar, không có điểm giao ngang.
Tuy nhiên, khi họ mở rộng quy mô cây đàn sương mù để thử nghiệm thực tế tại Monterey Bay , một vấn đề mới xuất hiện. Các dây thẳng đứng bắt đầu kết cục với nhau do lực căng bề mặt, tương tự như cách tóc ướt dính vào nhau. Sự kết cục này làm giảm hiệu quả của thiết bị ở kích thước lớn hơn.
Thông số kỹ thuật:
- Quy mô thử nghiệm trong phòng thí nghiệm: Nhiều nguyên mẫu được thử nghiệm
- Quy mô thử nghiệm thực tế: 1 mét x 1 mét (3x3 feet)
- Vật liệu: Nhựa kỵ nước yếu in 3D cho các nguyên mẫu
- Vật liệu thay thế: Dây thép không gỉ không phủ lớp (không cần lớp phủ đặc biệt)
- Thiết kế: Dây thẳng đứng với các thanh ngang hỗ trợ tối thiểu
Giải pháp lấy cảm hứng từ đàn guitar
Thiết kế lai kết hợp các yếu tố từ cả hai phương pháp. Hãy nghĩ về nó như nhiều cây đàn sương mù nhỏ xếp chồng lên nhau, được ngăn cách bởi các dây đỡ ngang thỉnh thoảng. Các nhà nghiên cứu so sánh cấu trúc này với cần đàn guitar có các phím đàn được đánh dấu rõ ràng.
Thông qua thử nghiệm trong phòng thí nghiệm, họ phát hiện ra rằng các thiết kế có ba đến năm dây kết nối cung cấp điểm tối ưu cho hiệu quả cao nhất. Cây đàn sương mù lai tăng thu thập nước từ hai đến tám lần so với các thiết bị thu hoạch lưới tiêu chuẩn và thiết kế cây đàn sương mù ban đầu.
Các cuộc thảo luận cộng đồng đã làm nổi bật những ưu điểm thực tế của phương pháp này. Một người quan sát đã lưu ý đến sự hấp dẫn của việc sử dụng hình học đơn giản thay vì các lớp phủ hóa học phức tạp, khiến nó có thể dễ sản xuất hơn như vật liệu lưới cơ bản.
So sánh hiệu suất:
- Đàn pha hybrid: hiệu quả hơn 2-8 lần so với các thiết bị thu hoạch lưới tiêu chuẩn
- Đàn pha hybrid: hiệu quả hơn 2-8 lần so với thiết kế đàn pha ban đầu
- Thiết kế tối ưu: 3-5 dây chống đỡ chéo liên kết
- Cây sam California thu được tới 35% lượng nước hàng năm từ việc thu hoạch sương mù
 |
|---|
| Một nhà nghiên cứu đang kiểm tra các vật liệu liên quan đến thiết kế cây đàn sương mù lai sáng tạo nhằm cải thiện hiệu quả thu hoạch nước |
Vượt ra ngoài thu hoạch nước ven biển
Trong khi ứng dụng chính nhắm đến các vùng ven biển khô cằn thường xuyên có sương mù, các nhà nghiên cứu hình dung ra những ứng dụng rộng hơn cho công nghệ của họ. Các thiết bị thu hoạch sương mù cải tiến có thể giúp làm sạch sương mù nguy hiểm khỏi đường bộ, xa lộ và đường băng sân bay. Các ứng dụng công nghiệp có thể bao gồm quản lý sương mù băng được tạo ra trong quá trình sản xuất hóa chất.
Nhóm nghiên cứu cũng đang khám phá phiên bản điện hóa của thiết kế lai, có thể tăng cường thu thập nước hơn nữa trong khi vẫn duy trì lợi ích không bị tắc nghẽn. Một số thành viên cộng đồng đã bày tỏ sự quan tâm đặc biệt đến phương pháp tĩnh điện này, coi nó là một hướng đi đầy hứa hẹn cho phát triển tương lai.
Nghiên cứu này chứng minh rằng đôi khi những giải pháp tốt nhất đến từ việc kết hợp các công nghệ hiện có thay vì bắt đầu từ đầu. Bằng cách giải quyết những thách thức mở rộng quy mô đã làm khổ thiết kế ban đầu của họ, nhóm Virginia Tech đã tạo ra một hệ thống thu hoạch nước có thể chứng minh giá trị khi khan hiếm nước trở thành mối quan tâm ngày càng toàn cầu.
Tham khảo: These VA Tech scientists are building a better fog harp