Инженеры открыли способ автономного перемещения воды на поверхности органических кристаллов. Исследование опубликовано в журнале Nature Chemistry.
Инженеры из Нью-Йоркского университета в Абу-Даби разработали технологию простого сбора воды из атмосферы (тумана и росы). Поверхность медленно сублимирующего кристалла позволяет собирать капли влаги и управлять их движением. Исследование поможет в борьбе с глобальным дефицитом воды, особенно в условиях пустыни.
В ходе исследования ученые впервые наблюдали спонтанную конденсацию воды и ее движение по поверхности медленно сублимирующего органического кристалла. Анализ показал, что переход воды из газообразного в жидкое состояние и перемещение жидкости в нужном направлении связаны с изменением ширины небольших каналов, появляющихся на поверхности кристалла в процессе сублимации.
Ученые описывают управление конденсацией и движением воды с помощью кристаллов гексахлорбензола, соединения который часто используется в качестве фунгицида. Из-за сублимации (перехода из твердого состояния в газообразное) поверхность этого материала имеет жесткую топографию с четко выраженными параллельными каналами.
Расширение канала на поверхности кристалла, связанное с сублимацией. По мере изменения ширины канала частицы подхватываются и перемещаются водой вдоль по каналу. Изображение: NYUAD
Исследователи показали, что мелкие твердые частицы, такие как пыль или даже металлические наночастицы, автономно перемещаются по таким каналам. При этом движение частиц обусловлено конденсатом, который мигрирует по каналам из-за изменения со временем поперечного сечения и ширины каналов.
Автономный поток воды ранее достигался либо с помощью химических модификаций поверхности, либо с помощью точно изготовленных микроканалов, либо на поверхности различных биологических систем.
В ходе тысячелетних эволюционных процессов поверхности природных организмов были оптимизированы для эффективного переноса воды для различных жизнеобеспечивающих функций. Было замечено, например, что растения перемещают воду против силы тяжести. Наша команда открыла новый способ перемещения воды по динамической твердой поверхности, принципиально новый принцип сбора воды.
Панче Наумов, соавтор исследования, руководитель Лаборатории интеллектуальных материалов и директор Центра интеллектуальных инженерных материалов Нью-Йоркского университета в Абу-Даби
Читать далее:
Раскрыт секрет долголетия: ученые поняли, как запустить нужный механизм в теле человека
Названа новая причина возникновения аутизма
Пожар в Нотр-Дам помог ученым раскрыть секрет постройки собора