211service.com
Beetle Sluice
Med udgangspunkt i en lille ørkenbille har MIT-forskere skabt en overflade, der kan opsamle vanddråber fra luften. Med mere udvikling kan det bruges til at høste drikkevand i ørkener eller direkte mikroskopiske mængder væske i kemiske reaktioner, siger forskerne.
Stenocaras ujævne ryg forvandler tåge til vand. (Kredit: Andrew Parker)
Forskere har længe beundret Stenocara billens midler til at overleve i Afrikas Namib-ørken, et af de tørreste steder på jorden. Vand kommer til området kun en håndfuld gange om måneden, i en fin havtåge, der blæser over ørkenen. For at udnytte denne mulighed udfører billen hovedstående, siger Andrew Parker, en zoolog ved Oxford University. På tågede morgener sætter billen sig på en klit, sænker hovedet og vipper ryggen mod vinden.
Billens ryg er dækket af ujævnheder omkring en halv millimeter i diameter. Som Parker og kolleger opdagede i 2001, er bumpene lavet af et materiale, der tiltrækker vand, mens de voksagtige kanaler mellem dem frastøder det. Når vanddråber blæser forbi, klæber de sig til bumpene; til sidst smelter de sammen til større dråber, der brækker af og ruller ned af billens ryg, ind i dens mund.
Inspireret af Parkers beskrivelse i udgaven af 1. november 2001 af Natur , MIT kemiingeniørprofessor Robert Cohen og materialevidenskabsprofessor Michael Rubner udviklede en overflade, der efterligner billens ryg. Det er bygget i lag på en glasrute. Det første lag er en polymer, der gør overfladen porøs; det drysser forskerne med silicananopartikler. Dernæst dækker de hele objektglasset med et fluorholdigt kemikalie, hvilket gør det vandafvisende. Til sidst, for at kopiere billens bump, drypper de på vandtiltrækkende syremolekyler, som hæfter sig på nanopartiklerne og stikker op over overfladen. Resultatet er meget vandtiltrækkende pletter på en yderst vandafvisende overflade. Den nye overflade opsamler vand mere effektivt end billens skal, siger Cohen. Han og Rubner beskriver deres arbejde i juni 2006 Nano bogstaver .
Forskerne påfører nu overfladen på fleksible materialer. De tror, at mønstrede stofsejl, hvis de hænges fra huse eller pæle i ekstremt tørre områder som Namib, kunne samle tåger for fint til at blive fanget i dag. I våde områder kan sådanne sejl også høste vand mere effektivt end de tågenet, der bruges nu. Men holdbarheden er stadig et problem; overfladen gnider af kluden over tid.
Et britisk firma kaldet QinetiQ, en af hvis videnskabsmænd var medforfatter til Parker's Natur papir, fremstiller allerede et lignende materiale, som det tester i enheder, der fanger og sparer vand i vandbaserede klimaanlæg.
Spørgsmålet til MIT-forskerne og QinetiQ, siger Parker, er, om den plettede belægning kan fremstilles billigt i stor skala. Cohen mener, at det kan gøres ved at bruge blækstråler til at printe de sure pletter. Hvis der var en driver til at gøre det, kan jeg forestille mig, at processen kunne skaleres passende op, siger han.
Han tilføjer, at materialet kunne have anvendelser, der ikke ville kræve storskala fremstilling. Slides printet med stort set ethvert mønster kunne skæres i små stykker og bruges til at bygge mikrosensorer, siger han. Eller objektglas designet til at holde og derefter blande små dråber af kemikalier kunne bruges til at udføre reaktioner i mikroskala.
Cohen og Rubners arbejde bliver finansieret af U.S. Defense Advanced Research Projects Agency, som håber at udvikle en biocidholdig og selvrensende belægning til militært udstyr. Stenocara -inspireret teknologi kan bruges til at indsamle og transportere deaktiverede biologiske kontaminanter væk.