Będą pozyskiwać wodę z powietrza. Naukowcy właśnie skopiowali metodę pustynnych owadów
Naukowcy z Laboratorium Inteligentnych Materiałów i Centrum Inżynierii Inteligentnych Materiałów z filii Uniwersytetu Nowojorskiego w Abu Dhabi (NYUAD) zaproponowali nowatorską metodę pozyskiwania wody z naturalnie występujących źródeł, takich jak mgła i rosa.
Badacze sugerują, że może to być nowatorski sposób walki z niedoborem wody na całym świecie, zwłaszcza na obszarach pustynnych. Zaobserwowana kondensacja zachodzi w tym wypadku na powierzchni kryształów heksachlorobenzenu.
Organiczny kryształ i afrykański chrząszcz
W badaniu dwójka naukowców: Patrick Commins i Marieh B. Al-Handawi z filii Uniwersytetu Nowojorskiego w Abu Dhabi w Zjednoczonych Emiratach Arabskich (ZEA), po raz pierwszy zaobserwowała proces w trakcie którego woda skrapla się (kondensuje) z postaci gazowej, czyli pary wodnej do ciekłej na powierzchni powoli sublimującego kryształu organicznego o nazwie heksachlorobenzenu.
Sublimacja to proces, w którym ciało stałe (np. lód) przechodzi od razu w stan gazowy (np. para wodna) z pominięciem stanu płynnego. Badacze doszli do wniosku, że było to możliwe dzięki zmianie szerokości małych kanalików pojawiających się z czasem na powierzchni kryształu, w których gromadziła się woda.
Co ciekawe, podobny mechanizm stosują niektóre rośliny i zwierzęta żyjące w środowiskach pustynnych. W półsuchych, pustynnych regionach, szczególnie w obszarach przybrzeżnych, gdzie poranna mgła jest obfita, a opady są rzadkie, zbieranie mgły może być kluczowym źródłem wody i sposobem na przetrwanie. Na przykład chrząszcz z gatunku czarnuchowatych żyjący na pustyni Namib w południowej Afryce kondensuje mgłę poprzez układ hydrofilowych zgrubień na powierzchni swojego pancerza, która następnie spływa do jego aparatu gębowego.
Zainspirowani zarówno pustynnymi żukami, a także morskie małże, naukowcy z ZEA opracowali nową metodę tworzenia tzw. mikrowzorcowanych superhydrofobowych powierzchni, które są bardzo skuteczne w zbieraniu mgły.
Obserwacja natury kluczem do nowych wynalazków
W pracy opublikowanej w czasopiśmie Nature Chemistry, naukowcy opisali proces kondensacji i ruchu wody na powierzchni kryształów heksachlorobenzenu, związku często stosowanego jako środek grzybobójczy. Dzięki sublimacji, powierzchnia tego materiału ma sztywną powierzchnię z wyraźnie zarysowanymi równoległymi kanałami. Zaobserwowano, że małe cząstki stałe, takie jak pył a nawet nanocząstki niektórych metali, poruszają się niezależnie od siebie wzdłuż kanałów. Naukowcy doszli do wniosku, że ruch tych cząstek musi być spowodowany skondensowaną parą wodną, która migruje przez kanały w wyniku zmiany przekroju i szerokości kanałów, jaka następuje w procesie sublimacji kryształu.
Wyniki tego nowego badania mają potencjał, aby doprowadzić do powstania rewolucyjnych technologii, które mogą wykorzystać naturalnie występujące źródła wody, takie jak rosa i mgła. Nowe badania opierają się na obserwacji i zrozumieniu mechanizmów zbierania wody przez różne struktury biologiczne, a jednocześnie wskazują na istnienie wyjątkowego sposobu na transport wody. Autonomiczny przepływ wody może zostać osiągnięty na drodze chemicznych modyfikacji powierzchni lub precyzyjnie wykonanych przez człowieka mikro kanałów, lub na powierzchniach będących dziełem natury, takich jak u niektórych roślin lub owadów.
Jeden ze współautorów badania, Panče Naumov podsumował prace zespołu:
Ruch wody na powierzchniach stałych jest jednym z najbardziej fundamentalnych zjawisk występujących w przyrodzie. Poprzez trwające tysiąclecia procesy ewolucyjne, powierzchnie naturalnych organizmów zostały zoptymalizowane pod kątem efektywnego transportu wody dla różnych funkcji podtrzymujących życie. Zaobserwowano, że rośliny robią to poprzez przemieszczanie wody wbrew grawitacji. Nasz zespół odkrył nowy sposób przemieszczania się wody po dynamicznej powierzchni stałej, co stanowi zupełnie nową zasadę gromadzenia wody. Może to stanowić inspirację dla powstających technologii, które potencjalnie mogą zmaksymalizować wydajność systemów eksperymentalnych wykorzystywanych do zbierania wilgoci z powietrza.
