Imparando come l'acqua viene raccolta dagli organismi viventi, comprese foglie di riso e piante carnivore, gli scienziati dell'Università del Texas a Dallas hanno creato e testato una combinazione di materiali che possono fare la stessa cosa, ma più veloce.

I gusci di alcuni coleotteri del deserto possono intrappolare e dirigere le gocce d'acqua, così come le texture sulle foglie di riso e sulle piante carnivore. Con quel progetto naturale, ricercatori dell'UT Dallas, in collaborazione con la Penn State University, ha progettato una superficie e l'ha infusa con un lubrificante liquido che è idrofilo:attira l'acqua. Sono stati in grado di "catturare" le gocce d'acqua dalla nebbia e dal vapore d'aria, e dirigerli rapidamente nei serbatoi tramite microscanalature lubrificate.

I loro risultati appaiono online il 30 marzo sulla rivista Progressi scientifici .

"Processi esistenti per la creazione di acqua dolce, come la desalinizzazione, fare affidamento sul passaggio dal vapore all'acqua, " ha detto il dottor Simon Dai, assistente professore di ingegneria meccanica presso la Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science. "Volevamo creare una superficie in grado di catturare e dirigere le gocce d'acqua in modo efficiente".

Se una superficie trattiene troppo strettamente una goccia d'acqua, non può muoversi abbastanza velocemente per catturare a una velocità efficiente, Dai ha detto. Pensa al modo in cui l'acqua scende da una finestra di vetro. La goccia è attaccata saldamente e impiega molto tempo per raggiungere il fondo del bicchiere. Questo processo che richiede tempo significa che parte dell'acqua potrebbe essere persa a causa dell'evaporazione prima che possa mai essere catturata.

Per progettare un materiale adatto, Dai e i suoi collaboratori hanno dovuto soddisfare alcuni criteri diversi, compresa la creazione di una superficie che consentisse di trattenere uniformemente il lubrificante. Inoltre, la chimica della superficie doveva essere più favorevole per il lubrificante che per l'acqua per bagnare le strutture solide, e il lubrificante e l'acqua non potevano mescolarsi insieme.

Le "superfici ruvide scivolose direzionali idrofile," dei ricercatori " o SRS, anche combinato i migliori elementi di design per la raccolta dell'acqua di diverse sostanze naturali. Prendendo spunto dallo scarabeo del deserto, volevano una superficie in grado di catturare minuscole goccioline d'acqua e combinarle per creare grandi goccioline. Hanno abbinato quell'attributo con la funzione scivolosa delle piante carnivore.

"Abbiamo scoperto attraverso simulazioni che le molecole che attraggono l'acqua, o gruppi funzionali idrossilici, sono le più efficienti nel catturare le goccioline d'acqua. Ecco perché abbiamo usato un lubrificante idrofilo, " ha detto il dottor Steven Nielsen, professore associato presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica dell'UT Dallas, e un autore dello studio.

"Abbiamo infuso le nostre superfici ruvide direzionali con lubrificante liquido idrofilo che è molecolarmente mobile, in modo che possa aiutare l'acqua raccolta a fondersi in gocce più grandi, "Dai ha detto. "Inoltre, il materiale è scalabile. A differenza delle superfici ispirate allo scarabeo in cui la creazione di goccioline avviene solo in aree specifiche, possiamo realizzare piccole o grandi superfici, il tutto con la capacità di intrappolare e spostare rapidamente l'acqua ovunque sulla superficie."

Un altro componente chiave dell'SRS è che può essere ottimizzato e regolato per adattarsi ad applicazioni specifiche. Questi si adattano a un'ampia gamma di settori, tra cui l'aria condizionata, produzione di energia, desalinizzazione e raccolta dell'acqua nelle regioni aride.

"Siamo fiduciosi che queste superfici possano essere scalate verso l'alto o verso il basso a seconda delle necessità, " Dai ha detto. "I prossimi passi includeranno il miglioramento delle capacità di raccolta dell'acqua a intervalli di umidità inferiori".

I ricercatori hanno depositato un brevetto sulla tecnologia.