Вчені Московського університету оцінили, як композитні гелеутворюючі ґрунтоутворювачі притягують вологу в залежності від її активності та температури навколишнього середовища. Для цього дослідники використали новий метод видалення молекул води при її нагріванні. Команда поставила під сумнів використання технологій вилучення вологи з повітря в роботі цих кондиціонерів. Результати роботи були опубліковані в Journal of Composites Science.
Водопоглинаючі полімери, які мають здатність вбирати і утримувати величезну кількість рідини в порівнянні з власною вагою (так звана гігроскопічність), використовуються в різних галузях промисловості і в побуті. Такі полімери активно використовуються в бурінні, ландшафтному дизайні та сільському господарстві. Важливо не тільки знайти сферу застосування цих інноваційних матеріалів, а й оцінити, наскільки добре використовувані композитні гелеутворювачі ґрунтові кондиціонери поглинають воду.
Досліджені ґрунтознавцями Московського державного університету імені М.В. Ломоносова композиційні матеріали виявилися здатними поглинати масу води, яка може перевищувати власну на 30%. Однак ця волога міцно зв'язана в матеріалах і не може споживатися зеленими рослинами. Це ставить під сумнів використання активно рекламованих останніми роками технологій отримання води з повітря за допомогою гелеутворюючих ґрунтоутворювачів. Високий ступінь і швидкість водопоглинання гідрогелями залежно від температури і вологості повітря необхідно враховувати при технологічному розрахунку доз для їх використання в стійкому сільському господарстві та озелененні.
Використовуючи термодинамічний підхід, автори дослідження протестували композитні гелеутворюючі кондиціонери ґрунту в різних умовах вологості та температури. Вчені запропонували простий і загальнодоступний метод видалення молекул води під час нагрівання для оцінки гігроскопічності, дисперсності та потенційної стійкості композитних матеріалів до надмірного руйнування. Метод заснований на фундаментальній термодинамічній залежності потенціалу води і температури висушеного матеріалу в термодинамічному резервуарі (лабораторії) при постійній відносній вологості.
«Суперабсорбенти для поливної води для підвищення водоутримуючої здатності ґрунту також є високогігроскопічними матеріалами, здатними подвоїти свою вагу при природних коливаннях атмосферної вологості. Без знання динаміки гігроскопічності полімерних суперабсорбентів неможливо правильно застосовувати їх на практиці та сумлінно торгувати такими матеріалами, не змусивши покупця витрачати до 50% грошей на адсорбовану воду в полімері», – каже один з авторів дослідження, професор кафедри фізики та меліорації ґрунтів факультету ґрунтознавства МДУ Андрій Смагін.
Результати роботи використано в технології синтезу гідрогелевих препаратів для протипатогенного захисту ґрунтів і запатентовано в Російській Федерації.