Ta bort vattenånga från luft och andra gasblandningar, vilket är avgörande för många industriella processer och luftkonditionering, kan bli billigare och effektivare genom polymermembranteknologi som nu utvecklats på KAUST.

"Vi har gjort en polymerfilm med extremt hög permeabilitet för vattenånga samtidigt som den utgör en effektiv barriär för andra gaser, " förklarar Faheem Akhtar, en KAUST Ph.D. studerande.

Forskarna hittade ett sätt att skapa små nanokanaler i membranstrukturen som de beskriver motorvägar för vattenmolekyler. Kanalerna drar till sig vatten och leder bort det för utvinning, lämnar torra gaser efter sig. "Vattentransporten är extremt snabb, " tillägger Akhtar. Membranen är sammansatta av en kommersiell polymer som kallas NexarTM. Detta är en blocksampolymer som sätts samman när korta block av en upprepad molekylenhet blir sekventiellt länkade med korta block av en annan typ av enhet. Den kemiska strukturen hos blocken styr interaktion med vattenånga och andra gaser.

Den viktigaste innovationen, dock, var upptäckten att den fina strukturen av stötar och åsar i membranen kan kontrolleras genom att variera de förhållanden under vilka polymeren självmonterar. Att byta lösningsmedel som används under polymerbildningen genererar membran med en mängd olika ordnade eller oordnade kanaler (se bilder).

"Att få rätt polymermorfologi var mycket utmanande och intressant, " säger teamledaren Klaus-Viktor Peinemann. Han förklarar att polymeren innehåller vattenvänliga och vattenavvisande sektioner. När den förbereds med lämpliga lösningsmedel, de vattenvänliga sektionerna orienterar sig som pärlor på ett snöre, bildar motorvägar för vattentransporter.

"Det tog oss lång tid att hitta de rätta förutsättningarna, " påpekar Akhtar. För att lyckas, teoretisk förståelse av den kemiska interaktionen mellan de valda lösningsmedlen och polymeren kombinerades med en hel del trial and error. Genom vetenskap och uthållighet, forskarna identifierade så småningom ett förfarande för att göra ordnade strukturer som ger en sexfaldig ökning av vattenpermeabiliteten jämfört med oordnade membran.

Efter att ha visat membranteknologins grundläggande potential, teamet planerar nu att skala upp tillverkningsprocessen och testa den i realistiska industriella tillämpningar. De kommersiella möjligheterna är stora. Effektivare avfuktningsmetoder kan drastiskt minska energiförbrukningen vid en energiintensiv procedur.