Поскольку планета выращивает сушилку, исследователи обращаются к природе для более эффективных способов вынуть воду из воздуха. Теперь, команда исследователей из Школы Джона А. Полсона Гарварда Технических и прикладных наук (МОРЯ) и Институт Wyss Биологически Вдохновленной Разработки в Гарвардском университете черпала вдохновение в этих организмах, чтобы развивать лучший способ продвинуть и транспортировать сжатые водные капельки.
«Все взволнованы биовдохновленным исследованием материалов», сказала Джоанна Эйзенберг, профессор Эми Смит Берилсон Материаловедения в МОРЯХ и основном преподавателе Института Wyss. «Однако до сих пор мы склонны подражать одной вдохновляющей естественной системе за один раз. Наше исследование показывает, что комплекс биовдохновил подход, в котором мы женимся на многократных биологических разновидностях, чтобы придумать нетривиальные проекты для очень эффективных материалов с беспрецедентными свойствами, новое, многообещающее направление в biomimetics».
Новая система, описанная по своей природе, вдохновлена ухабистой раковиной жуков пустыни, асимметричной структурой позвоночников кактуса и скользкими поверхностями насекомоядных растений. Материал использует силу этих естественных систем, плюс Скользкая Вселенная в жидкость Пористая технология Поверхностей (ПРОМАХИ), развитые в лаборатории Айценберга, чтобы собрать и направить поток сжатых водных капелек.Этот подход обещает не только для сбора урожая воды, но также и для промышленных теплообменников.
«Теплоэлектростанции, например, полагаются на конденсаторы, чтобы быстро преобразовать пар в жидкую воду», сказал Филсеок Ким, соавтор бумаги и соучредитель и вице-президент технологии в МОРСКОМ ответвлении SLIPS Technologies, Inc. «Этот дизайн мог помочь ускорить тот процесс и даже допускать операцию при более высокой температуре, значительно улучшив полную энергоэффективность».Основные проблемы в сборе урожая атмосферной воды управляют размером капелек, скорости, в которой они формируются и направление, в котором они текут.В течение многих лет исследователи сосредотачивались на гибридной химии ударов жука – гидрофильной вершине с гидрофобной средой – чтобы объяснить, как жук привлек воду. Однако Aizenberg и ее команда взяли вдохновение от различной возможности – что сами выпуклые удары также могли бы быть в состоянии получить воду.
«Мы экспериментально нашли, что геометрия одних только ударов могла облегчить уплотнение», сказали парк Kyoo-Chul, постдокторский исследователь и первый автор статьи. «Оптимизируя тот удар формируют посредством подробного теоретического моделирования и объединения его с асимметрией позвоночников кактуса и почти покрытиями без трений насекомоядных растений, мы смогли проектировать материал, который может собрать и транспортировать больший объем воды в скором времени по сравнению с другими поверхностями».«Без одного из тех параметров целая система не работала бы синергетически, чтобы продвинуть обоих рост и ускорила направленный транспорт даже маленьких, быстрых капелек сжатия», сказал Парк.
«Это исследование – захватывающий первый шаг к разработке пассивной системы, которая может эффективно собрать воду и вести ее к водохранилищу», сказал Ким.Это исследование было поддержано Министерством энергетики.