ในแต่ละปี ผู้คนสองล้านคนซึ่งส่วนใหญ่เป็นเด็กเสียชีวิตจากโรคที่ติดต่อทางน้ำ เช่น โรคอุจจาระร่วงและอหิวาตกโรค ตามข้อมูลขององค์การสหประชาชาติ ผู้ที่เปราะบางเป็นพิเศษ ได้แก่ ผู้คนที่ติดอยู่ในพื้นที่ประสบภัยพิบัติ เช่น ผู้ประสบภัยจากแผ่นดินไหวครั้งล่าสุดในเฮติ ซึ่งต้องดิ้นรนเพื่อให้ได้น้ำสะอาดหลังจากได้รับความเสียหายต่อแหล่งน้ำ อย่างไรก็ตาม เทคนิคการผลิตน้ำดื่มจากน้ำทะเลโดยใช้พลังงาน
เพียงเล็กน้อย
อาจนำไปสู่เทคโนโลยีพกพาที่ช่วยแก้ไขสถานการณ์เลวร้ายนี้ได้เทคนิคนี้พัฒนาโดยนักวิจัยในสหรัฐอเมริกาและเกาหลี สามารถแยกเกลือออกจากน้ำโดยใช้ระบบอิเล็กทรอนิกส์อย่างง่ายบนชิปขนาดเล็ก กระบวนการนี้เริ่มด้วยการส่งผ่านน้ำไปตามช่องเล็กๆ บนชิปโพลิเมอร์ ซึ่งมีความกว้างเพียง 500 µm
จนกระทั่งถึงทางแยก จากนั้นจึงแยกออกเป็นสองท่อ ด้วยการใช้ศักย์ไฟฟ้าไปตามท่อใดท่อหนึ่ง ไอออนของเกลือจะถูกลากมายังช่องนี้ในรูปของน้ำเกลือ ในขณะที่น้ำกลั่นจะไหลลงช่องที่สองภายใต้แรงโน้มถ่วงเพื่อสาธิตเทคนิคนี้ นักวิจัยได้สร้างชิปหนึ่งตัวที่ประสบความสำเร็จในการเปลี่ยนน้ำทะเล
ที่มีความเค็ม 30,000 มก./ลิตร ให้เป็นน้ำจืดที่มีความเค็มน้อยกว่า 600 มก./ลิตร ซึ่งเป็นไปตามมาตรฐานสากลสำหรับความบริสุทธิ์ของน้ำมีประสิทธิภาพสูงเทคนิคนี้เรียกว่าโพลาไรเซชันความเข้มข้นของไอออน (ICP) เปรียบเทียบได้ดีกับวิธีการแยกเกลือออกจากน้ำที่กำหนดไว้ในแง่ของการใช้พลังงาน
ซึ่งต้องใช้น้อยกว่า 3.5 Wh/l ตัวอย่างเช่น รีเวอร์สออสโมซิส ซึ่งทำงานโดยการบังคับให้น้ำทะเลผ่านเมมเบรนที่ความดันสูงเพื่อดักจับเกลือ ต้องใช้ 10–15 Wh/l และการฟอกไตด้วยไฟฟ้าซึ่งทำงานโดยการขนส่งไอออนเกลือจากสารละลายหนึ่งไปยังอีกสารละลายหนึ่งโดยใช้เมมเบรนแลกเปลี่ยนไอออน
ต้องใช้ 5 Wh/l นอกจากการกำจัดเกลือแล้ว ICP ยังสามารถกำจัดโมเลกุลขนาดใหญ่ที่อาจเป็นอันตราย เช่น เซลล์ ไวรัส และแบคทีเรีย รีเวอร์สออสโมซิสและอิเล็กโทรไดอะไลซิสสามารถกำจัดอนุภาคเหล่านี้ได้เช่นกัน แต่ในทั้งสองกรณี เมมเบรนจะอุดตันอย่างหนักจากอนุภาคเหล่านี้
ความท้าทายต่อไป
สำหรับนักวิจัยคือการขยายขนาดอุปกรณ์ให้เป็นเทคโนโลยีที่ใช้งานได้ เนื่องจากหน่วยหนึ่งผลิตน้ำได้เพียง 10 ไมโครลิตรต่อนาที นักวิจัยจึงคาดการณ์ว่าพวกเขาต้องใช้หน่วยรวมกัน 10,000 หน่วยเพื่อผลิตน้ำในปริมาณที่เป็นประโยชน์ ในขณะที่ยังทำให้อุปกรณ์พกพาได้ โดยคาดว่าน่าจะมีขนาด 30×20 ซม.
มองเห็นศักยภาพที่ยอดเยี่ยมในเทคนิคใหม่นี้ “ผู้ที่ได้รับประโยชน์อันดับแรกคือนักเดินทางในประเทศกำลังพัฒนา และคลินิกทางการแพทย์ขนาดเล็กและที่พักพิงฉุกเฉินและสถานเลี้ยงเด็กกำพร้าในช่วงเวลาวิกฤต เช่น เฮติ”แชนนอนเห็นพ้องต้องกันว่าจำเป็นต้องมีการพัฒนามากกว่านี้
เพื่อให้แน่ใจว่าน้ำกลั่นน้ำทะเลมีความบริสุทธิ์ “คุณยังคงต้องการสิ่งกีดขวาง เช่น เยื่อกรองระดับนาโนเพื่อให้แน่ใจว่าเชื้อโรคเกือบเป็นศูนย์ที่จะผ่านเข้ามา ซึ่งจำเป็นสำหรับไวรัสและจุลินทรีย์ในลำไส้ที่ติดต่อได้สูง เช่น อหิวาตกโรค ซึ่งอาจทำให้เกิดอาการป่วยรุนแรงและเสียชีวิตได้หากมีการผ่านเข้าไป”
ปรับขนาดขึ้น
ในทำนองเดียวกัน นักธุรกิจที่แปลกแยกจากทีมเทคนิคก็ประสบปัญหาเช่นกัน เพราะเห็นได้ชัดว่าเทคโนโลยีครอบงำธุรกิจในยุคแรก ๆ เป็นเวลานานก่อนที่เทคโนโลยีจะมีอำนาจในตลาดเสียอีก ดังนั้นทั้งสองฝ่ายจึงต้องการกันและกันนักวิทยาศาสตร์ที่ก่อตั้งบริษัทสามารถร่ำรวยและมีชื่อเสียง
แต่การมีเค้กและกินมันนั้นจำเป็นต้องทำงานร่วมกับทีมธุรกิจที่ได้รับอำนาจในการบริหารบริษัท หากไม่มีการสื่อสารสองทางที่ดี ความพยายามที่ท้าทายอยู่แล้วแทบจะเป็นไปไม่ได้เลย หากคุณจะกระโดด ให้คำนึงถึงประเด็นต่อไปนี้จะเป็นการก่อตั้งธุรกิจที่ประสบความสำเร็จ และด้วยข้อยกเว้นบางประการ
เนื่องจากจะถูกรบกวนโดยคุณสมบัติไดอิเล็กตริกของอนุภาค(รูปที่ 1 ) นี่เป็นพื้นฐานสำหรับการตรวจเอกซเรย์ความจุไฟฟ้า ซึ่งเป็นเทคนิคในการตรวจเอกซเรย์ความจุไฟฟ้า ท่อจะถูกล้อมรอบด้วยแผ่นอิเล็กโทรดจำนวนหนึ่งซึ่งบรรจุอยู่ภายในเกราะป้องกันสายดิน เพื่อให้เฉพาะเนื้อหาของท่อเท่านั้น
ที่มีอิทธิพลต่อการวัด การอนุญาตสัมพัทธ์ของก๊าซ – ซึ่งเกี่ยวข้องโดยตรงกับความจุระหว่างแผ่น – สามารถถือเป็น 1 ในขณะที่ของแข็งอาจเป็น 2 หรือมากกว่า ความจุที่วัดได้ระหว่างแผ่นอิเล็กโทรดทุกคู่ในท่อที่เติมอากาศในตอนแรกจะเปลี่ยนไปเมื่อนำของแข็งเข้าไปในท่อ ในความเป็นจริง
เราสามารถใช้สมการของ Maxwell เพื่อคำนวณค่าความจุสำหรับการกำหนดค่าที่ทราบของอากาศและของแข็ง และด้วยเทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่เหมาะสม เป็นไปได้ที่จะทำงานในแบบย้อนกลับ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เมื่อเราทราบความจุแล้ว เราก็สามารถหาตำแหน่งที่ของแข็งอยู่ภายในท่อได้
สิ่งนี้เรียกว่าปัญหาผกผัน และเป็นขั้นตอนหลักและท้าทายที่สุดในการตรวจเอกซเรย์ (ดูรูปที่ 2) สรุปความยากได้ดังนี้ เพิ่มหรือลบของแข็งออกจากท่อและความจุจะเปลี่ยนไปเล็กน้อย แต่ข้อผิดพลาดเล็กน้อยในการวัดความจุอาจสอดคล้องกับการเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ในภาพของของแข็ง
ในส่วนตัดขวาง นอกจากนี้ ของแข็งขนาดเล็ก 2 ชิ้นที่อยู่ใกล้กันอาจแยกไม่ออกจากชิ้นใหญ่ชิ้นเดียว และการแก้ปัญหานี้จำเป็นต้องวัดค่าอย่างรวดเร็วต่อเนื่องกันเป็นระยะเวลานานเอกซเรย์คอมพิวเตอร์สามารถพาเราไปได้ไกลเท่านั้น และเพื่อให้ได้ภาพที่ดีขึ้น เราจำเป็นต้องใช้สติปัญญาเล็กน้อย
และคิดเกี่ยวกับสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับภาพก่อนที่เราจะพิจารณาการวัด ตัวอย่างเช่น อาจมีเพียงสองค่าที่เป็นไปได้ของการอนุญาต ซึ่งสอดคล้องกับอากาศและของแข็ง หรืออาจมีเพียงส่วนต่อประสานเดียวในท่อ โดยมีของแข็งอยู่ด้านล่างและอากาศอยู่ด้านบน ข้อควรพิจารณาเช่นนี้ทำให้สามารถใช้ทักษะการสร้างแบบจำลองได้อย่างเต็มที่ ซึ่งโดยปกติแล้วจะต้องจัดการโดยทีมสหสาขาวิชาชีพ
credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
