Hydrogelbollar som kan absorbera vatten tusen gånger mer än deras vikt, verkar vara idealisk för användning som en liten tunnelbana vattentankar. Teoretiskt, när jorden torkar, isolerade hydrogelerna för att hydrera växter av växter, vilket sparar vatten och ökar utbytet av grödor även vid torka.
Tillägget av hydrogeler till bondefält ger emellertid tvetydiga resultat.
I sitt arbete har Princeton-forskare visat en experimentell plattform. Det låter dig observera hydrogeler i jordar, såväl som i andra komprimerade stängda miljöer.
Plattformen är baserad på två ingredienser: ett transparent granulärt medium, nämligen packning av glasbollar, som ett substitut för mark och vatten innehållande en kemikalie, kallad ammoniumtiocyanat. Denna kemikalie är skickligt att ändra ljusets brytmedel med vatten, kompensera för snedvridande effekter som vanligtvis skulle ha runda glaspärlor. Som ett resultat kan forskare se en färghydrogelboll i mitten av artificiell mark.
"Min laboratorie specialisering är sökandet efter önskad kemikalie i de rätta koncentrationerna för att ändra de optiska egenskaperna hos vätskor, säger Datta, docent i avdelningen för kemisk och biologisk teknik i Princeton och senior författare av studien som publicerades i tidskriften Science Förskott den 12 februari. - Den här funktionen ger tredimensionell visualisering av fluidflöden och andra processer som förekommer i vanligen otillgängliga, ogenomskinliga miljöer som jord och stenar. "
Forskare har använt installationen för att visa att mängden vatten som lagras av hydrogeler styrs av balansen mellan kraften som är fäst vid svullnaden i hydrogelen med vatten och den omgivande jordens fasthållningskraft.
Som ett resultat absorberar mjukare hydrogeler en stor mängd vatten vid blandning med ytskikt av jorden, men fungerar inte så bra i djupet, där det växande trycket upplever.
I stället kan styva hydrogeler, syntetiserade med ökade inre tvärgående bindningar, bättre motstå jordens tryck och därmed bibehöll de effektivitet.
Datta sade att, som styrs av dessa resultat, kommer ingenjörer nu att kunna utföra ytterligare experiment för att anpassa kemi av hydrogeler till specifika kulturer och markförhållanden.
"Våra resultat ger rekommendationer för utveckling av hydrogeler som optimalt kan absorbera vatten beroende på marken där de är avsedda att användas, vilket potentiellt hjälper till att tillgodose det växande behovet av mat och vatten, säger Datta.
Källan för inspiration för vetenskapligt arbete var att Datten fick reda på de enorma utsikterna att använda hydrogeler i jordbruket, men i vissa fall var bönderna missnöjda och trodde att de spenderade pengar förgäves.
(Källa: www.eurekalert.org).