Ученые Московского университета оценили, как композитные гелеобразующие почвенные кондиционеры притягивают влагу в зависимости от ее активности и температуры окружающей среды. Для этого исследователи использовали новый метод удаления молекул воды при ее нагревании. Команда поставила под сомнение использование технологий извлечения влаги из воздуха при работе этих кондиционеров. Результаты работы опубликованы в Journal of Composites Science.
Водопоглощающие полимеры, обладающие способностью поглощать и удерживать огромное количество жидкости по сравнению с собственным весом (так называемая гигроскопичность), используются в различных отраслях промышленности и в быту. Такие полимеры активно используются в бурении, ландшафтном дизайне и сельском хозяйстве. Важно не только найти область применения этих инновационных материалов, но и оценить, насколько хорошо используемые композитные гелеобразующие почвенные кондиционеры поглощают воду.
Исследования почвоведов Московского государственного университета им. М. В. Ломоносова показали, что композиционные материалы способны поглощать массу воды, которая может превышать их собственную на 30 %. Однако эта влага прочно связана в материалах и не может потребляться зелеными растениями. Это ставит под сомнение использование активно рекламируемых в последние годы технологий получения воды из воздуха с помощью гелеобразующих почвенных кондиционеров. Высокую степень и скорость водопоглощения гидрогелями в зависимости от температуры и влажности воздуха необходимо учитывать при технологическом расчете доз их использования в рациональном земледелии и озеленении.
Используя термодинамический подход, авторы исследования протестировали композиционные гелеобразующие кондиционеры почвы в различных условиях влажности и температуры. Ученые предложили простой и общедоступный метод удаления молекул воды при нагревании для оценки гигроскопичности, дисперсности и потенциальной устойчивости композитных материалов к чрезмерному разрушению. Метод основан на фундаментальной термодинамической зависимости водного потенциала и температуры высушенного материала в термодинамическом резервуаре (лаборатории) с постоянной относительной влажностью.
«Суперабсорбенты для поливной воды для улучшения влагоудерживающей способности почвы также являются высокогигроскопичными материалами, способными удваивать свой вес при естественных колебаниях атмосферной влажности. Без знаний о динамике гигроскопичности полимерных суперабсорбентов невозможно правильно применять их на практике и добросовестно торговать такими материалами, не заставляя покупателя тратить до 50% денег на адсорбированную воду в полимере», — говорится в сообщении. один из авторов исследования, профессор кафедры физики и мелиорации почв факультета почвоведения МГУ Андрей Смагин.
Результаты работы использованы в технологии синтеза гидрогелевых препаратов для антипатогенной защиты почвы и запатентованы в РФ.