Una superficie rugosa resbaladiza SRS inspirada tanto en las plantas de jarra como en las hojas de arroz supera a las superficies repelentes de líquidos de última generación en aplicaciones de recolección de agua, según un equipo de investigadores de Penn State y la Universidad de Texas en Dallas.
El equipo informa su trabajo en línea hoy 30 de marzo en Avances científicos , un diario de acceso abierto
"Con un estimado de 4 mil millones de personas viviendo en una situación de escasez de agua durante al menos una parte del año, un método económico para recolectar agua del vapor de agua o de las gotas de niebla en el aire podría tener enormes aplicaciones prácticas y ayudará a aliviarlos problemas de escasez de agua en muchas regiones del mundo ", dijo el líder del proyecto, Tak-Sing Wong, quien es el Profesor de Carrera Temprana de la Familia Wormley en Ingeniería y profesor asistente de ingeniería mecánica, Penn State.
Muchas tecnologías de recolección de agua no son tan eficientes, porque cuando el agua es atraída a una superficie hidrófila, el agua tiende a formar una lámina y se adhiere a la superficie, lo que dificulta su eliminación. Pero el académico postdoctoral de Wong, Simon Dai, ahora profesor asistente en UT Dallas, estaba buscando combinar diferentes estrategias biológicas para crear una solución resbaladiza para la recolección de agua.
"Con SRS, combinamos la interfaz resbaladiza de una planta de jarra con la arquitectura de la superficie de una hoja de arroz, que tiene surcos direccionales a escala micro / nanoescala en su superficie que permite que el agua se elimine fácilmente en una dirección pero no en la otra,"dijo Dai.
Dai desarrolló una superficie resbaladiza inspirada en plantas de jarra con química hidrofílica. Al mismo tiempo, agregó las ranuras direccionales y le dio a la nueva superficie una rugosidad de microescala que aumentó el área de superficie. La tasa de recolección de agua y niebla es directamente proporcional ala cantidad de superficie en la que se pueden formar las gotas. Las ranuras inspiradas en hojas de arroz sacan las gotas de agua por acción capilar o por gravedad.
A través de experimentos llevados a cabo en Penn State, el equipo demostró que estas superficies pueden recoger pequeñas gotas de agua del aire a un ritmo más rápido que muchas superficies de vanguardia. Simulaciones de dinámica molecular realizadas en UT Dallas por el colega de Dai,Steven Nielson, explicó por qué la superficie hidrofílica era particularmente buena para la recolección de agua.
"Si el material SRS se produce a escala, estimamos que podemos recolectar más de 120 litros de agua por metro cuadrado de superficie por día, y podemos aumentar aún más la tasa de recolección de agua optimizando el SRS", dijo Nan Sun, estudiante graduado en el grupo de Wong y coautor del artículo, titulado "Superficies rugosas direccionales hidrofílicas para la recolección de agua".
El equipo de Wong está trabajando actualmente en la optimización y ampliación del SRS con el objetivo de crear sistemas de recolección de agua altamente eficientes para proporcionar agua limpia en las regiones de escasez de agua.
Otros en el proyecto de Penn State son los estudiantes de posgrado Birgitt Boschitsch Stogin y Jing Wang; y el ex erudito postdoctoral en el laboratorio de Wong, Shikuan Yang, ahora profesor en la Universidad de Zhejiang. Los investigadores han presentado una patente provisional de los Estados Unidos para este trabajo.
La Fundación Nacional de Ciencias, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada-Energía, la Oficina de Investigación Naval, Covestro LLC y el Instituto de Investigación de Materiales en Penn State apoyaron este trabajo.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Walt Mills. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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