อ่าน 13 นาที
ไฮโกรสโคปี
การดูดความชื้นคือปรากฏการณ์ที่โมเลกุลของน้ำ ถูกดึงดูดและกักเก็บไว้ โดยการดูดซึม หรือการดูดซับจากสิ่งแวดล้อม โดยรอบ ซึ่งมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิปกติหรืออุณหภูมิห้อง...
ไฮโกรสโคปี
การดูดความชื้นคือปรากฏการณ์ที่โมเลกุลของน้ำ ถูกดึงดูดและกักเก็บไว้ โดยการดูดซึม หรือการดูดซับจากสิ่งแวดล้อม โดยรอบ ซึ่งมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิปกติหรืออุณหภูมิห้อง หากโมเลกุลของน้ำเข้าไปแทรกตัวอยู่ระหว่างโมเลกุลของสารนั้น สารที่ดูดซับน้ำอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ เช่น การเปลี่ยนแปลงปริมาตรจุดเดือดความหนืดหรือคุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆ ของสารนั้น ตัวอย่างเช่น ผงที่ดูดความชื้นได้ละเอียด เช่น เกลือ อาจจับตัวเป็นก้อนเมื่อเวลาผ่านไปเนื่องจากการดูดซับความชื้นจากสิ่งแวดล้อมโดยรอบ
วัสดุ ที่ดูดความชื้นได้มากพอที่จะละลายในน้ำที่ดูดซับเข้าไป กลายเป็นสารละลายในน้ำ
การดูดซับความชื้นเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับพืชและสัตว์หลายชนิดในการได้รับความชุ่มชื้น สารอาหาร การสืบพันธุ์ และ/หรือการกระจายเมล็ดวิวัฒนาการทางชีวภาพได้สร้างวิธีการดูดซับความชื้นเพื่อการเก็บเกี่ยวน้ำ ความแข็งแรงของเส้นใย การยึดติด และการเคลื่อนไหวแบบพาสซีฟ ซึ่งเป็นวิธีการทางธรรมชาติที่กำลังพิจารณาในชีวเลียนแบบใน อนาคต [ 1 ] [ 2 ]
ที่มาของคำและการออกเสียง
คำว่าhygroscopy ( / h aɪ ˈ ɡ r ɒ s k ə p i / ) เกิดจากการรวมกันของ คำสองคำ คือ hygro- (หมายถึงความชื้นหรือความชื้น) และ-scopy (หมายถึงการสังเกต) เดิมที คำว่าhygroscopeหมายถึงอุปกรณ์ที่ใช้วัดระดับความชื้นโดยการสังเกตด้วยสายตา hygroscope รุ่นแรกๆ (ประมาณปี 1790) ใช้วัสดุเช่นขนสัตว์บางชนิดที่เปลี่ยนรูปร่างและขนาดอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเปียกชื้น วัสดุเหล่านั้นจึงถูกเรียกว่าhygroscopicเพราะเหมาะสมสำหรับการทำ hygroscope ในที่สุด คำว่าhygroscopeก็เลิกใช้กับเครื่องมือวัดด้วยสายตาแบบนั้น แต่คำว่าhygroscopicยังคงอยู่ โดยหมายถึงคุณสมบัติในการกักเก็บความชื้น และด้วยเหตุนี้จึงหมายถึงhygroscopy (ความสามารถในการทำเช่นนั้น) ในการใช้งานสมัยใหม่ เครื่องมือที่ใช้วัดความชื้นเรียกว่าhygrometer
ประวัติศาสตร์
วรรณกรรมเกี่ยวกับความสามารถในการดูดซับความชื้นในยุคแรกเริ่มขึ้นราวปี 1880 [ 3 ]การศึกษาโดย Victor Jodin ( Annales Agronomiques , ตุลาคม 1897) มุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติทางชีวภาพของความสามารถในการดูดซับความชื้น[ 4 ] เขาตั้งข้อสังเกตว่าเมล็ดถั่วลันเตา ทั้งที่ยังมีชีวิตและที่ตายแล้ว (ไม่มีความสามารถในการงอก) ตอบสนองต่อความชื้นในบรรยากาศในลักษณะเดียวกัน โดยน้ำหนักของเมล็ดจะเพิ่มขึ้นหรือลดลงตามการเปลี่ยนแปลงของความชื้น
Marcellin Berthelotมองการดูดความชื้นจากด้านกายภาพ ซึ่งเป็นกระบวนการทางเคมีและกายภาพ หลักการพลิกกลับได้ของแบร์เธล็อต กล่าวโดยย่อว่า น้ำที่แห้งจากเนื้อเยื่อพืชสามารถกลับคืนสู่สภาพดูดความชื้นได้ ได้รับการตีพิมพ์ใน "Recherches sur la desiccation des plantes et desเนื้อเยื่อvégétaux; Conditions d'équilibre et de réversibilité" ( Annales de Chimie et de Physique , เมษายน 1903) [ 4 ]
Léo Erreraมองการดูดความชื้นจากมุมมองของนักฟิสิกส์และนักเคมี[ 4 ] บันทึกความทรงจำของเขา "Sur l'Hygroscopicité comme Cause de l'action physiologique à Distance" ( Recueil de l'lnstitut Botanique Léo Errera, Université de Bruxelles , tome vi., 1906) ได้ให้คำจำกัดความของการดูดความชื้นซึ่งยังคงใช้ได้จนถึงทุกวันนี้ การดูดความชื้นคือ "จัดแสดงในความหมายที่ครอบคลุมที่สุดดังที่แสดงไว้
- เกิดจากการควบแน่นของไอน้ำในอากาศบนพื้นผิวเย็นของกระจก
- ในคุณสมบัติการดูดซับของเส้นผม ขนแกะ ฝ้าย เศษไม้ ฯลฯ
- ในการดูดซับน้ำจากอากาศโดยเจลาติน;
- ในกระบวนการละลายของเกลือแกง;
- ในกระบวนการดูดซับน้ำจากอากาศโดยกรดซัลฟิวริกเข้มข้น
- ในพฤติกรรมของปูนขาว” [ 4 ]
ภาพรวม

สารดูดความชื้นได้แก่ เส้นใย เซลลูโลส (เช่น ฝ้ายและกระดาษ) น้ำตาลคาราเมลน้ำผึ้งกลีเซอรอลเอทานอลไม้เมทานอล กรดซัล ฟิว ริก สารเคมีในปุ๋ยหลายชนิดเกลือ หลาย ชนิด และสารอื่นๆ อีกมากมาย[ 5 ]
ถ้าสารประกอบละลายในน้ำได้ ก็จะถือว่าเป็นสารที่ชอบน้ำ[ 6 ]
ซิงค์คลอไรด์และแคลเซียมคลอไรด์รวมถึงโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมไฮดรอกไซด์ (และเกลือ ชนิดต่างๆ อีกมากมาย ) มีคุณสมบัติในการดูดความชื้นสูงมาก จนละลายในน้ำได้ง่าย คุณสมบัตินี้เรียกว่าการละลายตัว (deliquescence ) กรดซัลฟิวริกไม่เพียงแต่ดูดความชื้นในรูปเข้มข้นเท่านั้น แต่สารละลายของมันยังดูดความชื้นได้แม้ในความเข้มข้นต่ำกว่า 10% โดยปริมาตร วัสดุที่ดูดความชื้นจะ cenderung ชื้นและจับตัวเป็นก้อนเมื่อสัมผัสกับอากาศชื้น (เช่น เกลือในขวดเกลือในช่วงอากาศชื้น)
เนื่องจากความชอบต่อความชื้นในบรรยากาศ วัสดุดูดความชื้นที่ต้องการอาจต้องเก็บไว้ในภาชนะที่ปิดสนิท วัสดุดูดความชื้นบางชนิด เช่น เกลือทะเลและซัลเฟต เกิดขึ้นตามธรรมชาติในบรรยากาศและทำหน้าที่เป็นเมล็ดเมฆ นิวเคลียสการควบแน่นของเมฆ (CCNs) เนื่องจากมีคุณสมบัติดูดความชื้น อนุภาคขนาดเล็กของวัสดุเหล่านี้จึงเป็นพื้นผิวที่น่าสนใจสำหรับไอน้ำที่จะควบแน่นและก่อตัวเป็นหยดน้ำ ความพยายามใน การทำฝนเทียมของมนุษย์ในยุคปัจจุบันเริ่มต้นในปี พ.ศ. 2489 [ 7 ]
เมื่อเติมสารดูดความชื้นลงในอาหารหรือวัสดุอื่นๆ โดยมีจุดประสงค์เพื่อรักษาระดับความชื้นสารเหล่านี้จะเรียกว่า สารให้ความชุ่มชื้น(humectants )
วัสดุและสารประกอบแต่ละชนิดมีคุณสมบัติในการดูดความชื้นแตกต่างกัน และความแตกต่างนี้อาจนำไปสู่ผลเสียต่างๆ เช่น การเกิดความเค้นกระจุกตัวในวัสดุผสมปริมาตรของวัสดุหรือสารประกอบชนิดใดชนิดหนึ่งจะได้รับผลกระทบจากความชื้นในสิ่งแวดล้อม และอาจพิจารณาได้จากค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความชื้น (CHE) (หรือเรียกอีกอย่างว่า CME หรือค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความชื้น) หรือค่าสัมประสิทธิ์การหดตัวเนื่องจากความชื้น (CHC) ซึ่งความแตกต่างระหว่างสองคำนี้อยู่ที่ความแตกต่างของเครื่องหมาย
ความแตกต่างในการดูดซับความชื้นสามารถสังเกตได้ในปกหนังสือปกอ่อนเคลือบพลาสติก—บ่อยครั้งในสภาพแวดล้อมที่ชื้นอย่างฉับพลัน ปกหนังสือจะม้วนงอออกจากส่วนอื่นๆ ของหนังสือ ด้านที่ไม่เคลือบของปกจะดูดซับความชื้นมากกว่าด้านที่เคลือบและมีพื้นที่เพิ่มขึ้น ทำให้เกิดความเครียดที่ดึงปกให้ม้วนงอไปทางด้านที่เคลือบ นี่คล้ายกับการทำงานของแถบโลหะสองชนิด ในเทอร์โมสตัท เครื่องวัดความชื้นแบบหน้าปัดราคาไม่แพงใช้หลักการนี้โดยใช้แถบขดลวด การละลายของสารคือกระบวนการที่สารดูดซับความชื้นจากบรรยากาศจนกระทั่งละลายในน้ำที่ดูดซับและเกิดเป็นสารละลาย การละลายของสารเกิดขึ้นเมื่อความดันไอของสารละลายที่เกิดขึ้นน้อยกว่าความดันย่อยของไอน้ำในอากาศ
แม้ว่าจะมีแรงบางอย่างที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้น แต่ก็แตกต่างจากแรงดึงดูดของเส้นเลือดฝอยซึ่งเป็นกระบวนการที่แก้วหรือสารแข็งอื่นๆ ดึงดูดน้ำ แต่สารเหล่านั้นจะไม่เปลี่ยนแปลงในกระบวนการ (เช่น โมเลกุลของน้ำจะไม่ลอยอยู่ระหว่างโมเลกุลของแก้ว)
การละลาย
การละลายน้ำ เช่นเดียวกับการดูดความชื้น มีลักษณะเฉพาะคือมีความสัมพันธ์ อย่างมาก กับน้ำและมีแนวโน้มที่จะดูดซับความชื้นจากบรรยากาศหากสัมผัสกับอากาศ อย่างไรก็ตาม ต่างจากการดูดความชื้น การละลายน้ำเกี่ยวข้องกับการดูดซับน้ำในปริมาณที่เพียงพอเพื่อสร้างสารละลายในน้ำวัสดุที่ละลายน้ำได้ส่วนใหญ่เป็นเกลือได้แก่แคลเซียมคลอไรด์แมกนีเซียมคลอไรด์สังกะสีคลอไรด์ เฟอร์ริกคลอไรด์คาร์นัลไลต์โพแทสเซียมคาร์บอเนตโพแทสเซียมฟอสเฟตเฟอร์ริกแอมโมเนียมซิเตรต แอมโมเนียมไนเตรต โพแทสเซียมไฮดรอกไซด์และโซเดียมไฮดรอกไซด์เนื่องจากมีความสัมพันธ์ สูงมาก กับน้ำ สารเหล่านี้จึงมักใช้เป็นสารดูดความชื้นซึ่งเป็นการประยุกต์ใช้กับ กรด ซัลฟิวริกและกรดฟอสฟอริก เข้มข้นด้วย สารประกอบที่ละลายน้ำได้บางชนิดใช้ในอุตสาหกรรมเคมีเพื่อกำจัดน้ำที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมี (ดูหลอดอบแห้ง ) [ 8 ]
ชีววิทยา
การดูดซับความชื้นพบได้ทั้งในอาณาจักรพืชและสัตว์ โดยในสัตว์จะได้รับประโยชน์จากการดูดซับน้ำและสารอาหาร สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำบางชนิดหลั่งเมือกที่ดูดซับความชื้นจากอากาศ แมงมุมที่สร้างใยกลมจะผลิตสารคัดหลั่งที่ดูดซับความชื้นเพื่อรักษาความเหนียวและแรงยึดเกาะของใย สัตว์เลื้อยคลานในน้ำชนิดหนึ่งสามารถเดินทางข้ามพรมแดนจากน้ำขึ้นสู่บกได้เนื่องจากผิวหนังที่ดูดซับ ความชื้น
พืชได้รับประโยชน์จากการดูดซึมความชื้นผ่านการดูดซับน้ำ[ 1 ]และการสืบพันธุ์ – ดังที่แสดงให้เห็นโดยตัวอย่างวิวัฒนาการแบบบรรจบกัน[ 2 ]การเคลื่อนไหวที่ดูดซึมความชื้น (การเคลื่อนไหวที่กระตุ้นด้วยความชื้น) เป็นส่วนสำคัญในการปฏิสนธิ การปล่อยเมล็ด/สปอร์ การกระจายตัว และการงอก วลี "การเคลื่อนไหวที่ดูดซึมความชื้น" มีต้นกำเนิดมาจาก " Vorlesungen Über Pflanzenphysiologie " ในปี 1904 ซึ่งได้รับการแปลเป็นภาษาอังกฤษในปี 1907 ว่า "Lectures on Plant Physiology" ( Ludwig JostและRJ Harvey Gibson , Oxford, 1907) [ 9 ]เมื่อการเคลื่อนไหวมีขนาดใหญ่ขึ้น เนื้อเยื่อพืชที่ได้รับผลกระทบจะถูกเรียกกันทั่วไปว่า ไฮโกรเมอร์ฟ[ 10 ]ไฮโกรเมอร์ฟเป็นกลไกทั่วไปของการกระจายเมล็ด เนื่องจากการเคลื่อนไหวของเนื้อเยื่อที่ตายแล้วตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของความชื้น[ 11 ]เช่น การปล่อยสปอร์จากขอบที่อุดมสมบูรณ์ของOnoclea sensibilis การเคลื่อนไหวเกิดขึ้นเมื่อเนื้อเยื่อพืชเจริญเติบโต ตาย และแห้งกรัง ผนังเซลล์แห้งและหดตัว[ 12 ]และยังเกิดขึ้นเมื่อความชื้นทำให้เนื้อเยื่อพืชชุ่มชื้นอีกครั้ง ผนังเซลล์จะขยายใหญ่ขึ้น[ 11 ]ทิศทางของแรงที่เกิดขึ้นจะขึ้นอยู่กับโครงสร้างของเนื้อเยื่อ และสามารถทำให้เกิดการโค้งงอ การบิด หรือการม้วนตัวได้
ตัวอย่างการดูดซับความชื้น
- พืชอากาศ ( Tillandsia bulbosa )
- งูไฟล์น้ำ ( A. granulatus ) ที่มีผิวหนังดูดซับความชื้นได้ดี แสดงภาพขณะอยู่นอกน้ำ
- แมงมุมใยกลม ( Larinioides cornutus ) ที่มีใยดักจับเคลือบสารดูดความชื้น
- กบต้นไม้ลิงขี้ผึ้ง ( Phyllomedusa sauvagii )
- พืชอากาศ ซึ่ง เป็นพืช สกุล Tillandsiaเป็นพืชเกาะอาศัยที่ใช้รากที่เสื่อมสภาพและไม่สามารถดูดซึมสารอาหารได้ในการยึดเกาะกับหินหรือพืชชนิดอื่น ใบที่ดูดซับความชื้นจะดูดซับความชื้นที่จำเป็นจากความชื้นในอากาศ โมเลกุลของน้ำที่สะสมไว้จะถูกลำเลียงจากผิวใบไปยังเครือข่ายเก็บน้ำภายในผ่านแรงดันออสโมติกซึ่งมีความจุเพียงพอต่อความต้องการในการเจริญเติบโตของพืช[ 1 ]
- งูไฟล์ ( Acrochordus granulatus ) จากวงศ์ที่รู้จักกันว่าอาศัยอยู่ในน้ำโดยสมบูรณ์ มีผิวหนังที่ดูดซับความชื้นซึ่งทำหน้าที่เป็นแหล่งเก็บน้ำ ชะลอการแห้ง ทำให้สามารถเดินทางออกจากน้ำได้[ 13 ]
- อีกตัวอย่างหนึ่งคือใยดักจับเหนียวที่พบในใยแมงมุม เช่น จากแมงมุมใยกลม ( Larinioides cornutus ) แมงมุมชนิดนี้โดยทั่วไปจะเคลือบเส้นใยของมันด้วย ไฮโดรเจลที่สร้างขึ้นเองซึ่งเป็นส่วนผสมของไกลโคโปรตีน สารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ที่มีมวลโมเลกุลต่ำ (LMMCs) และน้ำ[ 14 ] LMMCs มีคุณสมบัติในการดูดความชื้น เช่นเดียวกับกาว คุณสมบัติในการดูดความชื้นของกาวจะใช้ความชื้นในสิ่งแวดล้อมเพื่อทำให้ใยดักจับนุ่มและเหนียว
- กบต้นไม้ลิงขี้ผึ้ง ( Phyllomedusa sauvagii ) และกบต้นไม้สีเขียวออสเตรเลีย ( Litoria caerulea ) ได้รับประโยชน์จากกระบวนการให้ความชุ่มชื้นสองอย่างที่อาศัยการดูดซับความชื้น ได้แก่ การดูดซับไอน้ำที่ควบแน่นบนผิวหนัง[ 15 ]และการสูญเสียน้ำจากการระเหยที่ลดลง[ 16 ]เนื่องมาจากฟิล์มไอน้ำที่ควบแน่นปกคลุมผิวหนัง ปริมาณไอน้ำที่ควบแน่นจะเพิ่มขึ้นจากการหลั่งสารดูดซับความชื้นที่พวกมันเช็ดผ่านผิวหนังที่เป็นเม็ด[ 15 ]
- คางคกบางชนิดใช้สารคัดหลั่งที่ดูดซับความชื้นเพื่อลดการสูญเสียน้ำจากการระเหย เช่นคางคกสกุล Anaxyrus สารคัดหลั่งพิษจาก ต่อมพาราโทออยด์ของ คางคกชนิดนี้ ยังมีไกลโคซามิโนไกลแคน ที่ดูดซับความชื้น อยู่ด้วย เมื่อคางคกเช็ดสารคัดหลั่งป้องกันนี้บนร่างกาย ผิวหนังของมันจะชุ่มชื้นด้วยความชื้นในสิ่งแวดล้อมโดยรอบ ซึ่งถือเป็นตัวช่วยในการรักษาสมดุลของน้ำ[ 16 ]
เมล็ดของTrifolium pratense (โคลเวอร์แดง) วางอยู่ข้างเหรียญสิบเซนต์ของสหรัฐฯ เพื่อเปรียบเทียบขนาด

- โคลเวอร์แดงและขาว ( Trifolium pratense ) และ ( Trifolium repens ) ลูปินพุ่มเหลือง ( Lupinus arboreus ) และพืชในวงศ์ถั่ว หลายชนิด มีวาล์วฮิลาร์ (hilum) ที่ดูดซับความชื้น ซึ่งควบคุมระดับความชื้นของเอ็มบริโอในเมล็ด[ 17 ]ต้นซากัวโร ( Carnegiea gigantea ) ซึ่งเป็น พืช ยูไดคอต อีก ชนิดหนึ่ง ก็มีเมล็ดที่ดูดซับความชื้นได้เช่นกัน โดยพบว่าสามารถดูดซับความชื้นจากบรรยากาศได้ถึง 20% โดยน้ำหนัก[ 18 ]ในทางหน้าที่ วาล์วฮิลาร์ช่วยให้ไอน้ำเข้าหรือออกได้เพื่อรับประกันความมีชีวิต ในขณะที่ปิดกั้นน้ำที่เป็นของเหลว อย่างไรก็ตาม หากระดับความชื้นค่อยๆ เพิ่มขึ้นจนถึงระดับที่สูงพอ วาล์วฮิลาร์จะยังคงเปิดอยู่ ทำให้น้ำที่เป็นของเหลวผ่านเข้าไปเพื่อการงอก[ 17 ]ในทางสรีรวิทยา เอพิเดอร์มิสชั้นในและชั้นนอกมีการควบคุมวาล์วฮิลาร์อย่างอิสระ เอพิเดอร์มิสชั้นนอกมีเซลล์รูปทรงกระบอกเรียงตัวเป็นวงแหวนรอบฮิลัม เซลล์พาลิเซดเหล่านี้ซึ่งดูดซับความชื้น จะตอบสนองต่อความชื้นภายนอกโดยการบวมและปิดวาล์วฮิลาร์ในช่วงที่มีความชื้นสูง เพื่อป้องกันการดูดซึมน้ำเข้าไปในเมล็ด ในทางกลับกัน เซลล์เหล่านี้จะหดตัวและเปิดวาล์วในช่วงที่มีความชื้นต่ำ ทำให้เมล็ดสามารถขับความชื้นส่วนเกินออกไปได้ ชั้นเอพิเดอร์มิสชั้นใน ซึ่งอยู่ภายในเยื่อหุ้มเมล็ดที่ไม่สามารถซึมผ่านได้ มีเซลล์เอพิเดอร์มิสพาลิเซด ซึ่งเป็นชั้นดูดซับความชื้นชั้นที่สองที่เรียงตัวเป็นวงแหวนและปรับให้เข้ากับระดับความชื้นของเอ็มบริโอ มีแรงตึงของความชื้นระหว่างเซลล์พาลิเซดชั้นในและชั้นนอก เพื่อให้ฮิลาร์ปิด ความชื้นนี้ต้องเกินระดับขั้นต่ำบางระดับ (14–25% สำหรับสายพันธุ์เหล่านี้) [ 19 ]ในขณะที่วาล์วฮิลาร์เปิดอยู่ (เช่น ความชื้นภายนอกต่ำ) หากความชื้นเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน แรงตึงของความชื้นจะถึงเกณฑ์การป้องกันนั้นและฮิลาร์จะปิดลง ป้องกันไม่ให้ความชื้น (น้ำเหลว) เข้าไป อย่างไรก็ตาม หากความชื้นภายนอกเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไป ซึ่งหมายถึงสภาวะการเจริญเติบโตที่เหมาะสม ระดับความตึงของความชื้นจะไม่เกินเกณฑ์ทันที ทำให้ช่องเปิดของผลยังคงเปิดอยู่ และช่วยให้ความชื้นค่อยๆ ซึมเข้าไปซึ่งจำเป็นต่อการดูดซับน้ำ[ 17 ]
ตัวอย่างการขยายพันธุ์โดยอาศัยความชื้น
ลักษณะเฉพาะของการเคลื่อนไหวแบบดูดซับความชื้นคือเนื้อเยื่อพืชที่มี "เซลล์ผนังหนาขนานยาว (ทรงกระบอก) ที่อัดแน่น (ซึ่ง) ตอบสนองโดยการขยายตัวตามยาวเมื่อสัมผัสกับความชื้นและหดตัวเมื่อแห้ง (Reyssat et al., 2009)" [ 10 ]การวางแนวของเซลล์ โครงสร้างของรูปแบบ (วงแหวน ระนาบ สองชั้น หรือสามชั้น) และผลกระทบของการวางแนวเซลล์ของพื้นผิวตรงข้ามควบคุมปฏิกิริยาการดูดซับความชื้น แคปซูลเมล็ดที่ตอบสนองต่อความชื้นอาศัยวาล์วที่เปิดเมื่อสัมผัสกับการเปียกหรือแห้ง โครงสร้างเนื้อเยื่อที่ไม่ต่อเนื่องให้จุดแตกหักที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (รอยเย็บ) ซึ่งมักจะดำเนินการผ่านความหนาของผนังเซลล์ที่ลดลงหรือรอยต่อภายในโครงสร้างสองหรือสามชั้น[ 2 ]การกระจายแบบไล่ระดับที่แตกต่างกันในความหนาแน่นและ/หรือการวางแนวของเซลล์เน้นการเคลื่อนไหวแบบดูดซับความชื้น ซึ่งมักพบเห็นได้ในฐานะแอคทูเอเตอร์ทางชีวภาพ (ฟังก์ชันบานพับ) เช่น กรวยสน ( Pinus spp. ) พืชไอซ์แพลนต์ ( Aizoaceae spp. ) และรวงข้าวสาลี ( Triticum spp. ) [ 20 ]อธิบายไว้ด้านล่าง

- โครงสร้างเซลล์สองชั้นที่ดูดซับความชื้นทำหน้าที่เป็น บานพับ ของช่อดอกในพืชบางชนิด เช่นXerochrysum bracteatumและSyngonanthus elegansการโค้งงอที่ดูดซับความชื้นของใบประดับที่ล้อมรอบช่อดอกช่วยปกป้องดอกไม้และการผสมเกสร[ 21 ]และช่วยในการกระจายพันธุ์โดยการปกป้องเส้นใยปัปปี้ที่บอบบางจากการพันกันหรือถูกทำลายโดยฝน[ 22 ]เช่นTaraxacum (ดอกแดนดิไลออน) ในธรรมชาติใบประดับ เหล่านี้ มีจังหวะการเปลี่ยนแปลงรายวันวง ของ ใบประดับที่ดูดซับความชื้นจะโค้งงอออกด้านนอกเผยให้เห็นช่อดอก (ดูภาพประกอบ)ในเวลากลางวัน จากนั้นจะโค้งงอเข้าด้านในปิดช่อดอกในเวลากลางคืน เมื่อความชื้นสัมพัทธ์เปลี่ยนแปลงไปตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในแต่ละวันใบประดับมีลักษณะเป็นเยื่อบาง บานพับและแผ่นใบประกอบด้วยเซลล์ที่ตายแล้วเท่านั้น (Nishikawa et al., 2008) ทำให้ใบประดับที่ถูกกระตุ้นด้วยความชื้นสามารถทำงานได้ตั้งแต่การออกดอกจนถึงการกระจายผล[ 21 ]ในทางสรีรวิทยา ส่วนล่างของใบประดับเป็นแหล่งที่มาของการทำงานคล้ายบานพับ ประกอบด้วย เนื้อเยื่ออะแบ็ก เซียล (กลีบดอกชั้นใน) ที่คล้ายสเคลเรนไคมา พาเรนไคมา และเอพิเดอร์มิสอะแบ็กเซียล (เนื้อเยื่อกลีบดอกชั้นนอก) [ 21 ]องค์ประกอบของผนังเซลล์ใบประดับค่อนข้างสม่ำเสมอ แต่เซลล์จะค่อยๆ เปลี่ยนทิศทาง การโค้งงอเนื่องจากความชื้นของใบประดับเกิดจากทิศทางของเซลล์ที่แตกต่างกันของเอพิเดอร์มิสชั้นในและชั้นนอก ทำให้เกิดการไล่ระดับแรงอะแบ็กเซียล-อะแบ็กเซียลระหว่างด้านตรงข้ามที่เปลี่ยนแปลงไปตามความชื้น ดังนั้น แรงไฮโกรเมตริกโดยรวมที่ประสานกันจะควบคุมการเปิดและปิดซ้ำๆ ของช่อดอก
- ต้นไม้และไม้พุ่มบางชนิดในพื้นที่เสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้ได้พัฒนาระบบการกระจายเมล็ดแบบอาศัยความชื้นสองขั้นตอน โดยขั้นตอนแรกเป็นการกระตุ้นด้วยความร้อน (ความร้อนสูงหรือไฟ) จากนั้นจึง เป็นการปล่อยเมล็ด แบบตอบสนองต่อความชื้น ตัวอย่างเช่น ผลไม้เนื้อไม้ของวงศ์ Myrtaceae (เช่นยูคาลิปตัสชนิด plurimae, เมลาลิวกา spp. ) และ วงศ์ Proteaceae (เช่นฮาเคีย spp., แบงเซีย spp., ไซโลเมลัม spp. ) และกรวยเนื้อไม้ของวงศ์ Pinaceae (เช่นพินัส spp. ) และวงศ์ไซเปรส ( Cupressaceae ) เช่น ต้นเซควอยายักษ์ ( Sequoiadendron giganteum )) [ 2 ] [ 23 ]โดยทั่วไปในต้นสนล็อกโพล ( Pinus contorta ), ยูคาลิปตัสและแบงเซียจะมีการห่อหุ้มเมล็ดด้วยเรซิน ซึ่งต้องใช้ความร้อนจากไฟเพื่อละลายเรซินทำให้สามารถปล่อยเมล็ดแบบตอบสนองต่อความชื้นได้[ 24 ]การห่อหุ้มเมล็ดดังกล่าวอาจ "ลดการสูญเสียหรือความเสียหายของเมล็ดจากสัตว์กินเมล็ดการแห้ง และไฟไหม้ (Moya et al., 2008; Talluto & Benkman, 2014; Lamont et al., 2016, 2020)" [ 2 ]ความคล้ายคลึงกันของเทคนิคการกระจายเมล็ดแบบสองขั้นตอนระหว่างกลุ่มที่แตกต่างกันพืชดอกและพืชเมล็ดเปลือยสามารถตีความได้ว่าเป็นผลมาจากการวิวัฒนาการแบบลู่เข้า (เช่น Clarke et al., 2013) [ 2 ]
กรวย Banksia Attenuataที่มีรูเปิด - Banksia attenuataซึ่งเป็นลักษณะทั่วไปของ Banksia spp. มี ฝักเมล็ดที่ประกอบด้วยโครงข่ายเซลล์ดูดความชื้นสองชั้น ฝักเนื้อไม้ไวต่ออุณหภูมิ จากนั้นจึงไวต่อความชื้น ความชื้นที่ทำให้เกิดการแตกของฝักจะเปิดรอยเย็บด้านล่างและเผยเมล็ดเมื่อสภาพการงอกเอื้ออำนวย [ 23 ]ในทางสรีรวิทยา วาล์วฝักที่ไวต่อความร้อนของ Banksia spp.จะถูกปิดผนึกด้วยชั้นแว็กซ์ (เรซิน) ซึ่งจะถูกปล่อยออกมาเมื่ออุณหภูมิแวดล้อมสูง (ไฟ) "จึงทำให้เปิดได้ง่ายขึ้น (เช่น Huss et al., 2018)" [ 2 ]เนื้อผลฝักประกอบด้วยมัดเส้นใยแตกแขนงที่มีความหนาแน่นสูง ส่วนเอนโดคาร์ปประกอบด้วยเส้นใยขนานที่มีความหนาแน่นต่ำ รอยเย็บเกิดจากการเคลื่อนตัวของความชื้นที่แตกต่างกันระหว่างชั้นต่างๆ โดยโครงสร้างไมโครไฟบริลจะมีมุมที่แตกต่างกันมาก (มุมไมโครไฟบริล (MFA) γ = 75–90°) [ 2 ]
- เกล็ดของกรวยสน ( pinaceae spp. ) ใช้บานพับไฮโกรโมฟิกในการปล่อยเมล็ด สรีรวิทยาเกี่ยวข้องกับโครงสร้างสองชั้นของเซลล์ผนังหนาที่เรียงตัวขนานกันอย่างหนาแน่น การเรียงตัวของเส้นใยภายในชั้นไม่สม่ำเสมอ แตกต่างกันไปตามแนวยาว ทำให้เกิดมุมไมโครไฟบริล (MFA) ที่แตกต่างกัน 30° และ 74° ระหว่างชั้นตลอดความยาวของเกล็ด[ 23 ]บริเวณที่มี MFA มากที่สุด คือ ข้อต่อบานพับ ซึ่งเป็นบริเวณเล็กๆ ใกล้กับจุดเชื่อมต่อของเกล็ดและเส้นกลางลำต้น[ 10 ]ในกรวยสนที่เจริญเต็มที่ ชั้นเกล็ดด้านนอกเป็นเนื้อเยื่อควบคุม เซลล์ผนังหนาที่ยาวของมันตอบสนองต่อความชื้นในสิ่งแวดล้อมตามแนวยาว การบิดเบี้ยวเกิดขึ้นในบริเวณข้อต่อเมื่อการเคลื่อนไหวของชั้นนอกแซงหน้าการเคลื่อนไหวของชั้นเกล็ดด้านในที่เฉื่อยกว่า บังคับให้เกล็ดงอหรือโค้งงอ ส่วนที่เหลือของเกล็ดนั้นเฉื่อยต่อการดูดซับความชื้น แม้ว่าจะขยายการเคลื่อนที่ของปลายยอดผ่านความยาวและทางเรขาคณิตก็ตาม[ 10 ]เช่น การงอเกล็ดให้ปิดด้วยการให้ความชุ่มชื้น หรือการงอให้เปิดออกด้วยการขาดน้ำเพื่อปล่อยเมล็ด

Taraxacum officinale capitulum และ achene [เมล็ด-จะงอยปาก-ปลายจาน-pappus
- พืชดอกใน วงศ์ Asteraceaeมีการกระจายตัวที่ได้รับอิทธิพลจากความชื้น โดยประสานการกระจายตัวด้วยลม (anemochory)กับสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม[ 25 ]ซึ่งพบได้ทั่วไปในสกุลA. เช่น Erigeron , Leontodon , Senecio , SonchusและTaraxacum [ 26 ]ตัวอย่างเช่นปัปปัส ที่ช่วยให้บินได้ของผลอะเคนของ ดอกแดนดิไลออน ทั่วไปจะมีการเปลี่ยนแปลงรูปร่างแบบไบนารี (เปิดหรือปิด) ของเส้นใยคล้ายหนวด พร้อมกับการตอบสนองพร้อมกันของผลอะเคนส่วนที่เหลือ การเคลื่อนไหวของปัปปัสถูกควบคุมโดยแอคทูเอเตอร์ที่ดูดซับความชื้นในแผ่นปลายที่ส่วนบนของจงอยปาก ซึ่งเป็นตำแหน่งของเส้นใยทั้งหมดของผลอะเคน ความชื้นสูงทำให้ปัปปัสแต่ละอันปิดลง หดตัวโครงสร้างที่มีรูปแบบรัศมี ลดพื้นที่และลดโอกาสในการกระจายตัวด้วยกระแสลม[ 25 ]สำหรับผลอะคีนใดๆ ที่ถูกปล่อยออกมา พลวัตการบินของปัปปัสที่ลดลงจะจำกัดช่วงการกระจายตัวอย่างมาก[ 25 ]การตอบสนองของแอคทูเอเตอร์ที่ดูดซับความชื้นต่อการเปลี่ยนแปลงของความชื้นสัมพัทธ์ (RH) สามารถคาดการณ์และทำซ้ำได้ เช่น ปัปปัสของCentaurea imperialisจะยังคงปิดอยู่ที่ ≥ 78% RH และเปิดออกอย่างสมบูรณ์ที่ ≤ 75% RH [ 22 ]ในช่วงที่มีความชื้นต่ำซึ่งเอื้ออำนวยมากกว่า ปัปปัสจะขยายตัวเต็มที่และการกระจายตัวตามกระแสลมจะกลับมาใช้งานได้อีกครั้ง

ฝักเมล็ดของ ต้นกล้วยไม้ ( Bauhinia variegata ) - ต้นกล้วยไม้ ( Bauhinia variegata ) อาศัยการบิดตัวที่ตอบสนองต่อความชื้นเพื่อการกระจายเมล็ด ฝักเมล็ดประกอบด้วย ชั้นเส้นใย สเคลเรนไคมาที่ ดูดซับความชื้นสองชั้น เกือบตั้งฉากกัน โดยเชื่อมต่อกันที่วาล์ว ในระหว่างการแตกออกมุมไมโครไฟบริลขนาดใหญ่ 90° ระหว่างชั้นเอนโดคาร์ป[ 23 ]รวมกับภาวะหดตัวสองด้าน ส่งผลให้เกิดแรงบิดแบบเกลียวที่ตรงข้ามกัน[ 2 ]ซึ่งบังคับให้เกิดรอยเย็บที่จุดที่อ่อนแอที่สุด คือ วาล์วของฝักเมล็ด การเปิดของวาล์วจะปล่อยเมล็ดออกมา[ 21 ]

ดอกและฝักเมล็ดหลายระยะของ Ruschia sp. ( Aizoaceae ) - พืชบางชนิดประสานการเปิดฝักเมล็ดที่เจริญเต็มที่กับปริมาณน้ำฝนที่เกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ซึ่งเรียกว่า ไฮโกรคาซี (hygrochasy) เทคนิคการกระจายเมล็ดแบบนี้มักพบเห็นได้ในพื้นที่แห้งแล้งทางตอนใต้และตะวันออกของแอฟริกา ทะเลทรายของอิสราเอล บางส่วนของอเมริกาเหนือ และโซมาเลีย และเชื่อว่าวิวัฒนาการมาเพื่อให้มีอัตราการรอดชีวิตที่สูงขึ้นในสภาพแวดล้อมที่แห้งแล้ง[ 27 ]ไฮโกรคาซีมักเกี่ยวข้องกับวงศ์Aizoaceae spp.หรือพืชน้ำแข็ง เนื่องจาก > 98% ของสายพันธุ์ใช้การแตกออก หลังเปียกน้ำ การกระจายเมล็ดแบบนี้ยังพบเห็นได้ในวงศ์Plantaginaceae เช่น Veronicaในเขตเทือกเขาแอล ป์ ของนิวซีแลนด์ ซึ่งวิวัฒนาการมาในช่วง 9 ล้านปีที่ผ่านมา[ 27 ]ฝักเมล็ดทุกชนิดมีสันดูดความชื้นรูปสามเหลี่ยมเรียงตัวเป็นวงกลม (วาล์ว) ปกคลุมเมล็ด วาล์วป้องกันเหล่านี้จะเปิดออกได้ก็ต่อเมื่อได้รับความชื้นจากน้ำเท่านั้น[ 28 ]สันแต่ละอัน (ห้าอันสำหรับDelosperma nakurense (Engl.) Herre ) ประกอบด้วยเนื้อเยื่อตาข่ายเซลลูโลสที่บวมเมื่อได้รับความชื้นและเปิดออกภายในไม่กี่นาที เซลล์ที่ขยายใหญ่ขึ้นจะบังคับให้รอยพับที่แห้งกรังภายในสัน ซึ่งเป็นบานพับดูดความชื้น ใกล้กับจุดเชื่อมต่อของสันกับขอบแคปซูล ยืดตรง เมื่อเปิดออกจนสุด สันจะหมุนไป 150° [ 28 ]ขึ้นด้านบนแล้วไปด้านหลัง เผยให้เห็นช่องเมล็ด ซึ่งอยู่ใต้วาล์วแต่ละอัน คั่นด้วยผนังกั้นโดยทั้งหมดวางอยู่บนพื้นแคปซูล เมล็ดสามารถมองเห็นได้ แต่ถูกจำกัดไว้ด้วยวงแหวนรูปถ้วยที่สร้างขึ้นโดยสันที่ล้อมรอบ ข้อกำหนดสุดท้ายสำหรับการกระจายตัวคือปริมาณน้ำฝน หรือความชื้นที่เพียงพอ เพื่อชะล้างเมล็ดออกจากสิ่งกีดขวางนี้ ซึ่งเรียกกันทั่วไปว่าถ้วยสาด[ 27 ]เมล็ดที่ล้นหรือกระเด็นออกจากถ้วยจะกระจายไปยังพื้นดินใกล้เคียง เมล็ดที่เหลืออยู่จะถูกเก็บรักษาไว้เมื่อสันเมล็ดแห้งเหี่ยว หดตัวเนื่องจากความชื้น และกลับคืนสู่สภาพพับปิดตามธรรมชาติ กระบวนการเปลี่ยนแปลงรูปร่างเนื่องจากความชื้นนี้สามารถย้อนกลับได้และทำซ้ำได้ เมล็ดที่ถูกละเลยจะมีโอกาสกระจายตัวอีกครั้งผ่านทางน้ำฝนในอนาคต

ผลแห้งของต้นปากนกกระสาธรรมดา ( Erodium cicutarium ) มีหนามม้วนงอ 
ตาเมล็ดของ ต้นเข็มและด้าย ( Hesperostipa comata ) - เมล็ดของพืชสมุนไพรและหญ้าบางชนิดมีส่วนประกอบที่ดูดซับความชื้น (หนาม)ที่โค้งงอตามการเปลี่ยนแปลงของความชื้น ทำให้สามารถกระจายไปทั่วพื้นดินได้ เรียกว่าเฮอร์โปโครี (herpochory ) หนามจะยื่นออกมา (หรือบิด) เมื่อเมล็ดถูกปล่อยออกมา การเคลื่อนไหวขึ้นอยู่กับสรีรวิทยาของพืช การเปลี่ยนแปลงของความชื้นในภายหลังทำให้การเคลื่อนไหวซ้ำๆ ยื่นออกมา (หรือบิด) ผลักเมล็ดลงไปในดิน[ 20 ]
พืช ดอกสองวงศ์มีวิธีการกระจายเมล็ดที่คล้ายคลึงกัน แม้ว่าวิธีการดำเนินการจะแตกต่างกันไปในแต่ละวงศ์ตัวอย่างเช่น วงศ์Geraniaceae ได้แก่ Erodium cicutariumและเจอราเนียม ( Pelargonium sp. ) และวงศ์Poaceae ได้แก่ Hesperostipa comataและข้าวสาลี ( Triticum spp. ) ทั้งหมดนี้อาศัยสรีรวิทยาของเซลล์ที่มีเส้นใยขนานสองชั้นที่ดูดซับความชื้นเพื่อควบคุมการเคลื่อนที่ของหนามเพื่อการกระจายเมล็ดและการฝังเมล็ดไว้ใต้ดิน[ 2 ] การเรียงตัวของเส้นใยเซลลูโลสในผนังเซลล์ควบคุมของหนามจะเป็นตัวกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ หากการเรียงตัวของเส้นใยเอียง เส้นใยจะไม่ขนานกัน จะเกิดเกลียวขึ้น และการ เคลื่อนที่ของหนามจะกลายเป็นการบิด (การม้วน) แทนที่จะเป็นการโค้งงอ[ 21 ] เช่นการม้วนเกิดขึ้นในหนามของErodium [ 2 ]และHesperostipa [ 29 ]
- พืชบางชนิดใช้การเคลื่อนไหวแบบดูดซับความชื้นเพื่อ การกระจายเมล็ด แบบ Ballochory (การกระจายเมล็ดด้วยตนเอง) โดยใช้แรงผลักเมล็ดออกไป เช่น เจอราเนียม ไวโอเล็ต ซอร์เรล วิชเฮเซล อิมพาเทียนส์ และอะแคนทัส มีรายงานว่าการแตกของ ฝักเมล็ด Bauhinia purpureaจะทำให้เมล็ดถูกผลักออกไปได้ไกลถึง 15 เมตร[ 30 ]
คุณสมบัติทางวิศวกรรม

การดูดซับความชื้นเป็นคำทั่วไปที่ใช้อธิบายความสามารถของวัสดุในการดูดซับความชื้นจากสิ่งแวดล้อม[ 31 ]ไม่มีคำจำกัดความเชิงปริมาณมาตรฐานของการดูดซับความชื้น ดังนั้นโดยทั่วไปแล้ว คุณสมบัติของวัสดุที่ดูดซับความชื้นและไม่ดูดซับความชื้นจะถูกกำหนดเป็นกรณีๆ ไป ตัวอย่างเช่น ยาที่ดูดซับความชื้นมากกว่า 5% โดยมวล ระหว่างความชื้นสัมพัทธ์ 40 ถึง 90% ที่อุณหภูมิ 25 °C จะถูกอธิบายว่าดูดซับความชื้น ในขณะที่วัสดุที่ดูดซับความชื้นน้อยกว่า 1% ภายใต้เงื่อนไขเดียวกันจะถือว่าไม่ดูดซับความชื้น[ 32 ]
ปริมาณความชื้นที่วัสดุดูดความชื้นกักเก็บไว้มักจะเป็นสัดส่วนโดยตรงกับความชื้นสัมพัทธ์ ตารางที่มีข้อมูลนี้สามารถพบได้ในคู่มือทางวิศวกรรมหลายเล่ม และยังสามารถขอรับได้จากผู้จำหน่ายวัสดุและสารเคมีต่างๆ ด้วย
คุณสมบัติการดูดความชื้นยังมีบทบาทสำคัญในด้านวิศวกรรมของวัสดุพลาสติก พลาสติกบางชนิด เช่นไนลอนมีคุณสมบัติในการดูดความชื้น ในขณะที่บางชนิดไม่มีคุณสมบัติดังกล่าว
โพลิเมอร์
โพลิเมอร์ทางวิศวกรรมหลายชนิดดูดซับความชื้นได้ดี เช่นไนลอน , ABS , โพลีคาร์บอเนต , เซลลูโลส , คาร์ บอกซีเมทิลเซลลูโลสและโพลี(เมทิลเมทาคริเลต) (PMMA, เพล็กซิกลาส , เพอร์ สเป็กซ์ )
โพลิเมอร์อื่นๆ เช่นโพลีเอทิลีนและโพลีสไตรีนโดยปกติจะไม่ดูดซับความชื้นมากนัก แต่สามารถกักเก็บความชื้นจำนวนมากไว้บนพื้นผิวได้เมื่อสัมผัสกับน้ำ[ 33 ]
ไนลอนชนิดที่ 6 ( โพลีอะไมด์ ) สามารถดูดซับความชื้นได้ถึง 9.5% ของน้ำหนัก[ 34 ]
การประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรมเบเกอรี่
การใช้คุณสมบัติการดูดความชื้นของสารต่างๆ ในการอบขนมมักใช้เพื่อให้ได้ปริมาณความชื้นที่แตกต่างกัน และส่งผลให้ได้ความกรอบ น้ำตาลชนิดต่างๆ ถูกนำมาใช้ในปริมาณที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้คุกกี้ที่กรอบ (ภาษาอังกฤษแบบบริติช: บิสกิต) เมื่อเทียบกับเค้กที่นุ่มและเหนียว น้ำตาล เช่นน้ำผึ้งน้ำตาลทรายแดงและกากน้ำตาลเป็นตัวอย่างของสารให้ความหวานที่ใช้ในการสร้างเค้กที่ชุ่มชื้นและเหนียวกว่า[ 35 ]
วิจัย
มีการสาธิตวิธีการดูดซับความชื้นในบรรยากาศหลายวิธีแล้ว และจำเป็นต้องมีการพัฒนาเพิ่มเติมเพื่อประเมินศักยภาพของวิธีการเหล่านี้ในฐานะแหล่งน้ำที่ใช้งานได้จริง
- การทดลองเกี่ยวกับการเก็บรวบรวมหมอกในสภาพแวดล้อมที่เลือกไว้ ได้จำลองพื้นผิวที่ชอบน้ำและการเปียกของพื้นผิวที่ดูดซับความชื้นซึ่งสังเกตได้จากการดูดซับน้ำของกบต้นไม้ ( การเลียนแบบทางชีวภาพ ) การปรับปรุงวัสดุในภายหลังได้พัฒนาพื้นผิวที่ชอบน้ำเทียมที่มีอัตราการเก็บรวบรวม 25 มก. H₂O / (ซม. ²ชม.) ซึ่งมากกว่าสองเท่าของอัตราการเก็บรวบรวมของกบต้นไม้ภายใต้สภาวะที่เทียบเคียงได้ เช่น ความชื้นสัมพัทธ์ 100% [ 16 ]
- แนวทางอื่นดำเนินการที่ระดับความชื้นสัมพัทธ์ต่ำกว่า 15–30% แต่ก็มีข้อจำกัดด้านสิ่งแวดล้อมเช่นกัน จำเป็นต้องมีแหล่งชีวมวลที่ยั่งยืน ฟิล์มพอลิเมอร์ดูดซับความชื้นสูงพิเศษที่ประกอบด้วยชีวมวลและเกลือดูดซับความชื้นสามารถควบแน่นความชื้นจากความชื้นในบรรยากาศได้[ 16 ]ด้วยการใช้จลนศาสตร์การดูดซับและการคายประจุอย่างรวดเร็วและดำเนินการ 14–24 รอบต่อวัน เทคนิคนี้ผลิตน้ำได้เทียบเท่า 5.8–13.3 ลิตรต่อกิโลกรัมของวัตถุดิบที่ยั่งยืน แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการเก็บเกี่ยวน้ำจากบรรยากาศในราคาประหยัดและปรับขนาดได้[ 36 ]
กาวดูดความชื้นเป็นตัวเลือกสำหรับการพัฒนาเชิงพาณิชย์ สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของความล้มเหลวของกาวสังเคราะห์ในสภาพความชื้นสูงเกิดจากน้ำที่หล่อลื่นบริเวณสัมผัส ส่งผลกระทบต่อคุณภาพการยึดติด กาวดูดความชื้นอาจช่วยให้การยึดติดมีความทนทานมากขึ้นโดยการดูดซับ (ดึง) ความชื้นจากสิ่งแวดล้อมระหว่างพื้นผิวออกจากขอบเขตระหว่างกาวกับพื้นผิว[ 14 ]
การบูรณาการการเคลื่อนไหวแบบดูดซับความชื้นเข้ากับการออกแบบและระบบอาคารอัจฉริยะมักถูกกล่าวถึง เช่น หน้าต่างที่เปิดเองได้[ 20 ]การเคลื่อนไหวดังกล่าวเป็นที่น่าสนใจ เป็นการตอบสนองที่ปรับตัวได้และปรับรูปร่างได้เองโดยไม่ต้องใช้แรงหรือพลังงานภายนอก อย่างไรก็ตาม ความสามารถของวัสดุที่เลือกใช้ในปัจจุบันมีจำกัด การออกแบบเลียนแบบชีวภาพของวัสดุผสมไม้ที่ดูดซับความชื้นและระบบอาคารที่ขับเคลื่อนด้วยความชื้นได้รับการจำลองและประเมินผลแล้ว[ 37 ]
- เวลาตอบสนองทางความชื้น การเปลี่ยนแปลงรูปร่างที่แม่นยำ และความทนทานยังขาดอยู่ คอมโพสิตที่ขับเคลื่อนด้วยความชื้นที่มีอยู่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ด้อยกว่าและแสดงความล้มเหลวจากความล้าก่อนที่จะพบในธรรมชาติ เช่น ในเกล็ดของลูกสน ซึ่งบ่งชี้ว่าจำเป็นต้องมีความเข้าใจโครงสร้างทางชีวภาพของพืชให้ดียิ่งขึ้น[ 37 ]จำเป็นต้องมีวัสดุที่ประกอบด้วยระบบสองชั้นที่ตอบสนองต่อของเหลวซึ่งสามารถกำหนดทิศทางการเปลี่ยนแปลงรูปร่างตามความชื้นที่วางแผนไว้ได้[ 20 ]
- วัสดุคอมโพสิตในปัจจุบันจำเป็นต้องมีการแลกเปลี่ยนที่ไม่พึงประสงค์ระหว่างเวลาตอบสนองแบบไฮโกรโมฟิกและความเสถียรเชิงกล ซึ่งต้องปรับสมดุลกับสิ่งกระตุ้นจากสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปด้วย[ 37 ]
ดูเพิ่มเติม
ลิงก์ภายนอก
- วิดีโอเกี่ยวกับปรากฏการณ์การละลายของแคลเซียมคลอไรด์
- การเคลื่อนที่ของเกลืออินทรีย์ดูดความชื้น
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ไฮโกรสโคปี
การดูดความชื้นคือปรากฏการณ์ที่โมเลกุลของน้ำ ถูกดึงดูดและกักเก็บไว้ โดยการดูดซึม หรือการดูดซับจากสิ่งแวดล้อม โดยรอบ ซึ่งมักเกิดขึ้นที่อุณหภูมิปกติหรืออุณหภูมิห้อง...
ที่มาของคำและการออกเสียง
คำว่า hygroscopy ( / h aɪ ˈ ɡ r ɒ s k ə p i / ) เกิดจาก การรวมกัน ของ คำสองคำ คือ hygro- (หมายถึงความชื้นหรือความชื้น) และ -scopy (หมายถึงการสังเกต) เดิมที คำว่า hygroscope หมายถึงอุปกรณ์ที่ใช้วัดระดับความชื้นโดยการสังเกตด้วยสายตา hygroscope รุ่นแรกๆ...
ประวัติศาสตร์
วรรณกรรมเกี่ยวกับความสามารถในการดูดซับความชื้นในยุคแรกเริ่มขึ้นราวปี 1880 [ 3 ] การศึกษาโดย Victor Jodin ( Annales Agronomiques , ตุลาคม 1897) มุ่งเน้นไปที่คุณสมบัติทางชีวภาพของความสามารถในการดูดซับความชื้น [ 4 ] เขาตั้งข้อสังเกตว่าเมล็ดถั่วลันเตา...
ภาพรวม
สารดูดความชื้นได้แก่ เส้นใย เซลลูโลส (เช่น ฝ้ายและกระดาษ) น้ำตาล คารา เมล น้ำผึ้ง กลีเซอรอล เอทาน อล ไม้ เมทานอ ล กรด ซั ล ฟิว ริก สารเคมีในปุ๋ยหลายชนิด เกลือ หลาย ชนิด และสารอื่นๆ อีกมากมาย [ 5 ]




