Takashi Miyata della Kansai University e colleghi riferiscono in Comunicazioni sulla natura un gel termosensibile che assorbe l'umidità e, quando riscaldato, lo rilascia sotto forma di acqua. Le applicazioni includono materiali ad alta efficienza energetica per la condensazione dell'umidità nell'acqua.

Gli idrogel sono materiali altamente assorbenti, e quando incorporano catene polimeriche che rispondono a stimoli esterni (come pH o temperatura) possono mostrare bruschi cambiamenti di volume quando cambiano le condizioni circostanti. Tali idrogel sensibili agli stimoli hanno una gamma di potenziali applicazioni, per esempio nei sistemi di somministrazione dei farmaci, sensori, coltura cellulare e così via.

In particolare, gli idrogel termosensibili mantenuti in una soluzione acquosa subiscono una transizione di fase reversibile al di sopra di una temperatura critica che provoca una transizione da uno stato idratato a uno disidratato, che si traduce in un drastico restringimento del gel. Esistono molti studi su idrogel che rispondono ai cambiamenti di temperatura mentre sono in soluzione, ma il comportamento dei gel essiccati in aria non è stato ancora studiato.

Ora, Takashi Miyata della Kansai University e colleghi presenti in uno studio pubblicato su Comunicazioni sulla natura un gel termosensibile che assorbe l'umidità e, quando riscaldato, lo rilascia sotto forma di acqua.

Il gel contiene un polimero termoreattivo e un componente idrofilo (alginato di sodio) che aumenta l'assorbimento dell'acqua. La temperatura di transizione per questo materiale è vicina alla temperatura ambiente, 32°C. Se esposto a un'elevata umidità relativa (80%) a 25°C, il gel assorbe 0,6 g di acqua per grammo e si gonfia. La presenza di acqua sulle catene polimeriche fa sì che rispondano alla temperatura in modo simile agli idrogel immersi in soluzione, in modo che le catene, che sono inizialmente idrofili, passare a idrofobo con l'innalzamento della temperatura. Quando questo accade, le molecole d'acqua si desorbono e si condensano in acqua liquida. Infatti, poiché il campione viene riscaldato ad una temperatura fino a 50°C, l'acqua appare sulla sua superficie, e la sua quantità aumenta notevolmente per temperature superiori a 40 °C.

Quindi il gel agisce come un deumidificatore ma, a differenza dei deumidificatori tradizionali che richiedono energia per far evaporare l'acqua assorbita per rigenerare il materiale, e poi condensarlo per la raccolta, il gel può condensare l'acqua semplicemente in risposta a un piccolo cambiamento di temperatura (da 25 °C a 50 °C). La rigenerazione del materiale e la raccolta dell'acqua possono essere così ottenute utilizzando pochissima energia. È ancora necessaria un'ulteriore ottimizzazione, ma i gel termosensibili come quello presentato in questo documento potrebbero trovare applicazioni come materiali efficienti dal punto di vista energetico per condensare l'umidità in acqua.

Idrogel

Un idrogel è una rete polimerica formata da catene polimeriche idrofile; l'idrofilia delle catene fa sì che gli idrogeli immersi nelle acque assorbano grandi quantità di acqua (un idrogel può contenere più del 90% di acqua), che fa gonfiare il gel, mantenendo la sua struttura tridimensionale. Gli idrogel sono utilizzati in molti contesti, ad esempio come scaffold nell'ingegneria dei tessuti, per la somministrazione prolungata di farmaci o, se contengono additivi sensibili a specifiche molecole, come biosensori.