SmartFarm设备收获空气水分，为自我维持城市养殖

新加坡国立大学（NUS）的一支研究人员最近制定了一个简单的解决方案，解决了世界上两个最大的问题 - 水资源稀缺和粮食短缺。它们创建了一种典型的太阳能全自动设备，称为“Smartfarm”，配备有吸湿材料，在当天在灌溉时暴露在阳光下释放水时，夜间吸收空气湿度。

SmartFarm具有另一个优势 - 可以微调水收获和灌溉过程，以适应不同类型的植物和当地气候以获得最佳的培养。夏威夷太空勘探模拟和仿真（海洋）测试了Smartfarm的吸湿材料，以应用于空间农业湿度控制的应用。

“大气湿度是淡水的巨大来源，但它保持相对未探索。在这项工作中，我们试图同时减轻食物和水资源短缺。我们创造了一种吸湿铜基材料，用它来吸收空气中的水分。然后，我们将这种材料整合到完全自动化的太阳能驱动装置中，利用收获的水，每天灌溉植物，无需手工干预，“项目领导者助理教授谭Swee Ching，他是在Nus材料科学与工程系。

这项工作发表于2020年10月的科学期刊先进材料的印刷版。

SmartFarm器件的关键部件是专门设计的铜基水凝胶，其使用经济和节省时间的过程生产。这种材料非常吸收，并且含水量高达三倍的重量。水分后，水凝胶从棕色变为深绿色，最后在饱和时亮绿色。它还在天然阳光下快速释放水 - 一克铜基水凝胶释放每小时2.24克水。

Nus团队还测试了使用铜的水凝胶收集的水的质量，发现它符合谁的饮用水标准。因此，由铜基水凝胶收集的水适合饮用和农业目的。

控制面板系统操作设备，包括设备顶盖的打开和关闭

晚上，顶盖打开以允许铜基水凝胶吸引大气水分。在当天，在预先设定的时刻，顶盖关闭以限制水蒸气，使其允许其冷凝在外壳的表面上，特别是在顶盖上。水滴将逐渐形成，并且当储存在铜基水凝胶中的水分完全释放时，顶盖自动打开，并通过平行刮水器擦去的水滴落在土壤上以灌溉植物。装置墙壁上的剩余水滴继续为健康植物生长提供潮湿的环境。

作为一个概念验证，Nus团队使用SmartFarm设备成功地培养了Ipomoea Aquatica（俗称kangkong，kangkong）。

凯斯特教授谭说：“Smartfarm概念大大降低了对淡水的需求，适用于城市农业技术，如大型屋顶养殖。这是在不久的将来缓解水和食物稀缺方面的重要一步。“

“我们还伪造了与海海的合作，试验我们的水凝胶在陆地植物生长室中湿度控制的应用。我们也希望探索其他潜在的空间应用，“他补充道。

高海是一座位于夏威夷的Mauna Loa火山熔岩领域的遥控设施，旨在模拟长长的持续时间任务到月球和火星。本杰明·格雷斯先生加入了塞琳二世的梅琳二世模拟月球使命，从11月到2020年12月到2020年12月，使用了Nus团队开发的水凝胶，以控制小型实验温室的湿度，以增长和维持食用微格般的微格向日葵的作物植物和高地Cress为特派团宇航员。

“这些都是完美的空间探索，因为我们在那里种植植物的空间非常有限，但这些微血管仍然含有营养，维生素和矿物质，”Greaves先生说。水凝胶栽培的植物为为大部分使命提供的冻干食品提供了欢迎新鲜的补充剂。

高海拔实验表明，在NUS中发育的水凝胶具有潜在的低成本，低重量和低能量解决，以在自维持农场种植作物。

Nus团队设想，在它转向大规模和商业生产之前，可以进一步增强SmartFarm设备。 例如，可以设计多层结构以使屋顶空间的效用最大化增加食品生产，并且如果植物易受温度的影响，可以将空气冷凝器添加到装置中。 此外，为了防止延长阴天，可以将加热系统嵌入铜基水凝胶的容器中，以提供足够的热能，以在没有阳光的情况下激活水释放过程。 此外，SmartFarm设备可以包含无线网络化功能，使用户能够使用智能手机监控和控制培养过程。