Door te leren hoe water wordt verzameld door levende organismen, waaronder rijstbladeren en bekerplanten, wetenschappers van de Universiteit van Texas in Dallas hebben een combinatie van materialen gemaakt en getest die hetzelfde kunnen doen, maar sneller.

De schelpen van bepaalde in de woestijn levende kevers kunnen waterdruppels vangen en richten, net als texturen op rijstbladeren en bekerplanten. Met die natuurlijke blauwdruk, onderzoekers van de UT Dallas, in samenwerking met Penn State University, een oppervlak ontworpen en doordrenkt met een vloeibaar smeermiddel dat hydrofiel is - het trekt water aan. Ze waren in staat om waterdruppels van mist en luchtdamp te "vangen", en leid ze snel naar reservoirs via gesmeerde microgroeven.

Hun bevindingen verschijnen op 30 maart online in het tijdschrift wetenschappelijke vooruitgang .

"Bestaande processen voor het maken van zoet water, zoals ontzilting, vertrouwen op de overgang van damp naar water, " zei dr. Simon Dai, universitair docent werktuigbouwkunde aan de Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science. "We wilden een oppervlak creëren dat waterdruppels efficiënt kan opvangen en sturen."

Als een oppervlak een waterdruppel te strak opsluit, het kan niet snel genoeg bewegen om met een efficiënte snelheid te vangen, zei Dai. Denk aan de manier waarop water door een glazen raam naar beneden stroomt. De druppel zit stevig vast en doet er lang over om op de bodem van het glas te komen. Dit tijdrovende proces betekent dat er wat water verloren kan gaan door verdamping voordat het ooit kan worden opgevangen.

Om een ​​geschikt materiaal te ontwerpen, Dai en zijn medewerkers moesten aan een aantal verschillende criteria voldoen, inclusief het creëren van een oppervlak waardoor het smeermiddel uniform kon worden vastgehouden. Bovendien, de oppervlaktechemie moest gunstiger zijn voor het smeermiddel dan voor het water om vaste texturen te bevochtigen, en het smeermiddel en het water konden niet met elkaar vermengen.

De "hydrofiele directionele gladde ruwe oppervlakken van de onderzoekers, " of SRS, combineerde ook de beste water-oogstende ontwerpelementen van verschillende natuurlijke stoffen. Een richtsnoer nemen van de woestijnkever, ze wilden een oppervlak dat minuscule waterdruppels kon opvangen en combineren om grote druppels te maken. Ze koppelden dat attribuut aan de glibberige functie van bekerplanten.

"We hebben via simulaties ontdekt dat moleculen die water aantrekken - of hydroxy-functionele groepen - het meest efficiënt zijn in het opvangen van waterdruppels. Daarom gebruikten we hydrofiel smeermiddel, " zei Dr. Steven Nielsen, universitair hoofddocent bij de afdeling Scheikunde en Biochemie aan de UT Dallas, en een studie auteur.

"We hebben onze directionele ruwe oppervlakken doordrenkt met hydrofiel vloeibaar smeermiddel dat moleculair mobiel is, zodat het kan helpen het verzamelde water samen te smelten tot grotere druppels, " zei Dai. "Bovendien, het materiaal is schaalbaar. In tegenstelling tot de op kever geïnspireerde oppervlakken waar druppelvorming alleen in specifieke gebieden plaatsvindt, we kunnen kleine of grote oppervlakken creëren, allemaal met de mogelijkheid om water snel overal op het oppervlak op te vangen en te verplaatsen."

Een ander belangrijk onderdeel van de SRS is dat deze kan worden geoptimaliseerd en aangepast aan specifieke toepassingen. Deze passen in een breed scala van industrieën, waaronder airconditioning, stroomopwekking, ontzilting en waterwinning in droge gebieden.

"We hebben goede hoop dat deze oppervlakken, afhankelijk van de behoefte, kunnen worden opgeschaald of verkleind. " zei Dai. "De volgende stappen zijn onder meer het verbeteren van de wateropnamecapaciteit bij lagere vochtigheidsbereiken."

De onderzoekers hebben patent aangevraagd op de technologie.