211service.com
Śluza żuków
Biorąc wskazówki od małego chrząszcza pustynnego, naukowcy z MIT stworzyli powierzchnię, która może zbierać krople wody z powietrza. Naukowcy twierdzą, że przy większym rozwoju może być wykorzystywany do zbierania wody pitnej na pustyniach lub kierowania mikroskopijnych ilości płynów w reakcjach chemicznych.
Wyboiste plecy Stenocary zamieniają mgłę w wodę. (Źródło: Andrew Parker)
Naukowcy od dawna podziwiali Stenocara sposób na przetrwanie żuka na afrykańskiej pustyni Namib, jednym z najbardziej suchych miejsc na ziemi. Woda napływa do tego obszaru zaledwie kilka razy w miesiącu w postaci delikatnej morskiej mgły, która unosi się nad pustynią. Aby wykorzystać tę okazję, chrząszcz staje na głowie, mówi Andrew Parker, zoolog z Uniwersytetu Oksfordzkiego. W mgliste poranki chrząszcz przysiada na wydmie, pochyla głowę i przechyla się do wiatru.
Grzbiet chrząszcza pokryty jest guzkami o średnicy około pół milimetra. Jak Parker i współpracownicy odkryli w 2001 roku, wypukłości są wykonane z materiału, który przyciąga wodę, podczas gdy woskowe kanały między nimi odpychają ją. Gdy krople wody przelatują, przyklejają się do wybojów; w końcu łączą się w większe krople, które odrywają się i spływają po grzbiecie chrząszcza do jego pyska.
Zainspirowany opisem Parkera z 1 listopada 2001 r., wydanie Natura , profesor inżynierii chemicznej z MIT Robert Cohen i profesor materiałoznawstwa Michael Rubner opracowali powierzchnię, która naśladuje grzbiet chrząszcza. Jest zbudowany warstwowo na szklanej szkiełku. Pierwsza warstwa to polimer, który sprawia, że powierzchnia jest porowata; naukowcy posypują to nanocząsteczkami krzemionki. Następnie powlekają cały slajd fluorowanym środkiem chemicznym, dzięki czemu jest wodoodporny. Wreszcie, aby odtworzyć guzy chrząszcza, kapią one na cząsteczki kwasu przyciągające wodę, które przyczepiają się do nanocząsteczek i wystają ponad powierzchnię. Rezultatem są bardzo przyciągające wodę plamy na wysoce wodoodpornej powierzchni. Nowa powierzchnia zbiera wodę skuteczniej niż skorupa chrząszcza, mówi Cohen. On i Rubner opisują swoją pracę w czerwcu 2006 r. Litery nano .
Naukowcy teraz nakładają powierzchnię na elastyczne materiały. Uważają, że wzorzyste żagle z tkaniny, zawieszone na domach lub słupach w ekstremalnie suchych regionach, takich jak Namib, mogą zbierać mgły zbyt drobne, aby można je było dziś uchwycić. W wilgotnych regionach takie żagle mogą również zbierać wodę wydajniej niż używane obecnie sieci przeciwmgielne. Ale trwałość nadal jest problemem; z czasem powierzchnia ściera się z tkaniny.
Brytyjska firma o nazwie QinetiQ, której jeden z naukowców był współautorem książki Parkera Natura papier, już produkuje podobny materiał, który testuje w urządzeniach wychwytujących i oszczędzających wodę w wodnych klimatyzatorach.
Pytanie dla badaczy z MIT i QinetiQ, mówi Parker, brzmi, czy nierówną powłokę można wytwarzać niedrogo na dużą skalę. Cohen uważa, że można to zrobić za pomocą drukarek atramentowych do drukowania plam kwasowych. Gdyby był kierowca, który by to zrobił, wyobrażam sobie, że proces można by odpowiednio rozbudować, mówi.
Dodaje, że materiał mógłby mieć zastosowania, które nie wymagałyby produkcji na dużą skalę. Slajdy wydrukowane z praktycznie dowolnym wzorem można było pociąć na małe kawałki i wykorzystać do budowy mikroczujników, mówi. Lub szkiełka przeznaczone do przechowywania, a następnie mieszania maleńkich kropelek chemikaliów mogą być używane do przeprowadzania reakcji w mikroskali.
Prace Cohena i Rubnera są finansowane przez amerykańską Agencję Zaawansowanych Projektów Badawczych Obrony, która ma nadzieję opracować biobójczą i samoczyszczącą powłokę do sprzętu wojskowego. Stenocara Zainspirowana technologia może być wykorzystywana do zbierania i odprowadzania zdezaktywowanych zanieczyszczeń biologicznych.