Satu pasukan penyelidik dari University of Texas di Dallas dan Penn State University mempunyai membangunkan permukaan yang dapat dengan cepat mengumpul molekul air dari kabus dan wap udara dan mengarahkan mereka ke arah reserbor di sepanjang mikrobroov yang dilincirkan.

Para penyelidik menarik inspirasi untuk reka bentuk permukaan licin hidrofilik mereka, atau SRS, dari proses yang mana organisme hidup seperti kumbang gurun, tumbuhan periuk dan beras meninggalkan secara semulajadi mengumpul dan mengarahkan air.

"Proses sedia ada untuk mewujudkan air segar, seperti penyahgaraman, bergantung pada peralihan dari wap ke air," Simon Dai, pembantu profesor kejuruteraan mekanikal di Sekolah Kejuruteraan dan Sains Komputer Erik Jonsson di UT Dallas, dalam satu kenyataan. "Kami mahu mencipta permukaan yang boleh menangkap dan mengarahkan titisan air dengan cekap."

Kajian penuh diterbitkan dalam jurnal Kemajuan sains.

Inspirasi

Dalam merekabentuk teknologi mereka, para penyelidik mengkaji beberapa teknik penuaian air terbaik di alam.

Khususnya, mereka memerhatikan permukaan hidrofilik pada cangkerang kumbang padang pasir tertentu dan pada tumbuhan pitcher dan daun padi.

"Kumbang gurun menggunakan benjolan hidrofilik untuk menyerap titisan air dari kabut, dan juga menggunakan lilin hidrofobik berpola untuk menghilangkan titisan untuk diminum," kata Dai.

Walaupun lebam hidrofilik di kumbang padang pasir menunjukkan cara mengumpul dan menggabungkan tetesan air dari udara, permukaan licin tanaman periuk dan alur arah miniscule pada daun padi menunjukkan bagaimana dengan cepat mengarahkan titisan air ke arah takungan.

Gabungan reka bentuk semulajadi ini mewujudkan permukaan yang mampu menangkap dan mengarahkan titisan air dengan cekap.

Bahagian kedua - mengarahkan titisan air - adalah kritikal kerana ia memastikan tiada air yang hilang untuk penyejatan semasa proses penuaian.

"Kami mendapati kumbang padang pasir tidak boleh menggunakan permukaan sepenuhnya kerana domain hidrofobik tidak baik," kata Dai. "Oleh itu, kami membangunkan permukaan yang boleh digunakan sepenuhnya untuk penangkapan air, dan dalam masa yang sama dapat menghilangkan air yang dituai dengan cepat, jadi kami memerlukan permukaan hidrofilik dan licin."

Teknologi

Para penyelidik membina struktur permukaan bersebelahan dan nano berarah ke dalamnya. Mereka kemudian menyalut permukaan dengan pelincir cecair hidrofilik.

"Kami mendapati melalui simulasi bahawa molekul yang menarik air - atau kumpulan berfungsi hidroksi - adalah yang paling berkesan dalam menangkap tetesan air," Steven Nielsen, profesor bersekutu di Jabatan Kimia dan Biokimia di UT Dallas dan pengarang bersama kajian itu, dalam satu kenyataan. "Sebab itulah kami menggunakan pelincir hidrofilik."

Para penyelidik terpaksa memastikan bahawa sekali digunakan pada permukaan, pelincir akan disimpan secara seragam dan ia tidak akan bercampur dengan air.

Pelumas berfungsi dengan dua tujuan dengan menarik air dan mencipta permukaan yang licin, jadi titisan air bentuk itu dengan mudah dapat bergerak ke bawah dan menggabungkan untuk membuat titisan yang lebih besar.

"Kami menggunakan permukaan kasar yang berarah dengan pelincir cecair hidrofilik yang mudah alih molekul, jadi ia dapat membantu pengumpulan air yang terkumpul menjadi titisan yang lebih besar," kata Dai dalam satu kenyataan. "Tambahan pula, bahan itu boleh diukur. Tidak seperti permukaan yang diilhamkan oleh kumbang di mana penciptaan titisan air hanya berlaku di kawasan tertentu, kita boleh mencipta permukaan yang kecil atau besar, semua dengan keupayaan untuk memerangkap dan menggerakkan air dengan pantas di mana-mana di permukaan. "

Gabungan alur arah dan permukaan licin hidrofilik terbukti lebih berkesan untuk menangkap dan mengarahkan tetesan air daripada permukaan yang setanding.

Hydrophilic, atau menarik air, permukaan seperti SRS boleh digunakan untuk beberapa tujuan dan industri, seperti penyaman udara, pemeluwapan dropwise untuk penjanaan kuasa dan penyahgaraman, dan penuaian air di kawasan-kawasan yang gersang.

Apa yang akan datang?

Para penyelidik telah memfailkan paten pada SRS, dan ketika mereka bergerak ke depan, akan terus mencari cara untuk memperbaikinya untuk aplikasi dunia nyata.

"Kami merancang untuk mengeluarkan SRS secara lebih besar," kata Dai. "Penyelidikan masa depan kumpulan kami termasuk pembangunan bahan tahan lama untuk penuaian air dalam kelembapan yang rendah."