テキサス大学ダラス校とペン州立大学の研究チームが 表面を開発した 霧や空気の蒸気から水分子を迅速に収集し、それらを潤滑された微小溝に沿ってリザーバに向けることができる。

研究者たちは、彼らの「親水性方向性滑りやすい表面」（SRS）のデザインについて、砂漠の甲虫、水差し植物、イネの葉などの生物が自然に水を集めて導くプロセスからインスピレーションを得ました。

「淡水化などの淡水を作成するための既存のプロセスは、蒸気から水への移行に依存しています」 サイモン・ダイUTダラスのErik Jonsson工学とコンピュータサイエンスの機械工学の助教授は、声明で述べています。 「水滴を効率的に捕捉して導くことができる表面を作りたいと思っていました。」

完全な研究は雑誌に掲載されています 科学の進歩.

インスピレーション

彼らの技術を設計する際に、研究者は自然界で最良の水収穫技術のいくつかを検討しました。

特に、彼らは特定の砂漠の甲虫の殻と投手の植物と稲の葉に親水性の表面を観察した。

「砂漠のカブトムシは、霧から水滴を吸収するために親水性バンプを使用しました、そしてまた、飲むためにそれらの水滴を除去するためにパターン化された疎水性ワックスを使用しました」と、ダイは言いました。

砂漠のカブトムシの親水性バンプは、空気から水滴を集めて組み合わせる方法を示しているが、投手植物の滑りやすい表面と稲葉の細かい指向性の溝は、水滴をリザーバに向かって素早く向ける方法を示している。

これらの自然なデザインの組み合わせは、水滴を効率的に捕捉して方向付けることができる表面を作り出す。

2番目の部分、つまり水滴の方向付け - は、収穫プロセス中に水分が蒸発して失われることがないようにするために重要です。

「疎水性ドメインが良くないため、砂漠の甲虫は表面を十分に利用できないことがわかりました」とDaiは言いました。 「それゆえ、私たちは水の捕捉に十分に利用できる表面を開発し、その間に収穫された水を急速に除去することができるので、親水性で滑りやすい表面が必要です。」

テクノロジー

研究者は、表面を構築し、方向性のあるナノサイズの構造をエッチングした。 次に、表面に親水性液体潤滑剤を塗布した。

「水 - またはヒドロキシ官能基 - を引きつける分子が水滴を捕らえるのに最も効率的であることがシミュレーションを通してわかりました」 スティーブンニールセンUT Dallasの化学生化学部門の准教授であり、この研究の共同著者である声明で述べている。 「それが、親水性潤滑剤を使用した理由です。」

研究者は、一度表面に塗布すると、潤滑剤が均一に保持され、水と混合しないことを保証しなければならなかった。

潤滑剤は、水を引き付けて滑りやすい表面を作り出すことによって二重の目的を果たすので、形成される水滴は容易に下降して結合してより大きな液滴を作ることができる。

「我々は、方向性のある粗面に分子的に流動性の親水性液体潤滑剤を注入したので、集められた水がより大きな液滴に合体するのを助けることができる」と声明で述べた。 さらに、この素​​材はスケーラブルです。 水滴の生成が特定の領域でのみ発生するカブトムシにヒントを得たサーフェスとは異なり、私たちは小さなサーフェスまたは大きなサーフェスを作成することができます。

指向性の溝と親水性の滑りやすい表面との組み合わせは、同等の表面よりも水滴を捕捉し、指向する際により効果的であることが判明した。

SRSのような親水性または吸水性の表面は、空調、発電および淡水化のための液滴凝縮、および乾燥地帯における水収穫などの多くの目的および産業に使用することができる。

次は何ですか？

研究者は既にSRSに関する特許を申請しており、今後も実用化のためにSRSを改善する方法を模索していきます。

「SRSはより大規模に製造する予定です」とDai氏は言います。 「私たちのグループの将来の研究には、低湿度での集水用の耐久性のある材料の開発が含まれます。」