Сегодня (30 марта) команда сообщает о своей работе онлайн в журнале с открытым доступом Science Advances."Приблизительно 4 миллиарда человек живут в условиях нехватки воды в течение, по крайней мере, некоторой части года, поэтому недорогой метод сбора воды из водяного пара или капель тумана в воздухе может иметь огромное практическое применение и поможет уменьшить количество воды. проблемы дефицита во многих регионах мира », — сказал руководитель проекта Так-Синг Вонг, который является профессором в области инженерии в семье Уормли и доцентом кафедры машиностроения в Пенсильвании.Многие технологии сбора воды не так эффективны, потому что, когда вода притягивается к гидрофильной поверхности, вода имеет тенденцию образовывать слой и прилипать к поверхности, что затрудняет удаление.
Но постдокторант Вонга Саймон Дай, ныне доцент Университета Калифорнии в Далласе, пытался объединить различные биологические стратегии, чтобы создать скользкое решение для сбора воды.«С помощью SRS мы объединили скользкую поверхность кувшина с архитектурой поверхности рисового листа, который имеет микро / наноразмерные направленные канавки на своей поверхности, что позволяет очень легко удалять воду в одном направлении, но не в другом», — сказал Дай.Дай разработал скользкую поверхность в стиле кувшина с гидрофильной химией. В то же время он добавил направленные канавки и придал новой поверхности микромасштабную шероховатость, которая увеличила площадь поверхности.
Скорость сбора воды и тумана прямо пропорциональна площади поверхности, на которой могут образовываться капли. Канавки, напоминающие рисовый лист, уносят капли воды за счет капиллярного действия или силы тяжести.В ходе экспериментов, проведенных в Пенсильвании, команда показала, что эти поверхности могут собирать крошечные капли воды из воздуха со скоростью, превышающей многие современные поверхности. Моделирование молекулярной динамики, проведенное в UT Dallas коллегой Дая, Стивеном Нильсоном, объяснило, почему гидрофильная поверхность особенно хороша для сбора воды.
«Если материал SRS будет производиться в больших масштабах, по нашим оценкам, мы сможем собирать более 120 литров воды на квадратный метр поверхности в день, и мы можем еще больше увеличить скорость сбора воды за счет оптимизации SRS», — сказал Нань Сун, выпускница студент группы Вонга и соавтор статьи под названием «Гидрофильные направленные неровные поверхности для сбора воды».Команда Вонга в настоящее время работает над оптимизацией и расширением SRS с целью создания высокоэффективных систем сбора воды для обеспечения чистой водой в регионах с дефицитом воды.Другие участники проекта из штата Пенсильвания — аспиранты Биргитт Бошич Стогин и Цзин Ван; и бывший научный сотрудник лаборатории Вонга, Шикуань Ян, ныне профессор Чжэцзянского университета.
Исследователи подали предварительный патент США на эту работу.Эту работу поддержали Национальный научный фонд, Агентство перспективных исследовательских проектов — Энергетика, Управление военно-морских исследований, ООО «Ковестро» и Институт исследования материалов Пенсильванского университета.