滑坡种植水从空气中

甲虫,仙人掌和insect-gobbling植物提供了灵感为最有效的表面冷凝水汽。包含数组的疙瘩的光滑表面,精确的几何形状,可以从几乎任何材料,制造廉价地说。新表面了水滴10倍的速度比最好的可比表面。发现有重要应用程序无论凝结是必要的,如在海水淡化、空调、集水和热热量的一代。

取水效率的思考这个问题的时候,我们看了自然会给我们什么灵感,”说乔安娜Aizenberg哈佛大学领导的研究团队。

高效收获水蒸气需要两个主要过程:快速冷凝蒸气和快速去除水的表面。改善凝结在表面,研究人员把一片叶子从使用的纳米布沙漠甲虫的书。这些昆虫身体表面的半球形肿块,促进凝结的水蒸气通过现象被称为集中蒸汽扩散通量,吸引着蒸汽的顶点凹凸创建一个滴。Aizenberg的同事Kyoo-Chul公园进行复杂的几何模型来预测最有效的维凸的疙瘩。

不过,对称的撞水只会运行在任何方向,“说公园。我们想知道我们可以重新设计其形状运输水滴直接的方式。”

脊椎抽液

团队把灵感从仙人掌刺,长,薄锥。水滴形成的技巧是脊柱通过毛细管作用。所以团队引入了一个锥形撞“尾巴”。这提供了一个向下的水滴滚可以远离顶点。公园然后进行另一个系列的计算表明,最好的几何顶点的凹凸是一种圆角矩形表示。这里液滴形式的角落矩形,成长和合并创建一个大的液滴。这就滚下斜坡,加速,拾起任何的小水滴。

制造包含数组这些肿块,表面的毫米大小的顺序,该团队使用3 d打印技术来创建一个消极的模具。薄铝片被压到模板,创建铝上的疙瘩。Aizenberg压力,然而,鉴于其相对较大的规模几乎任何适当的表面也可以用疙瘩。

使液滴移动得更快,我们决定让疙瘩滑,“Aizenberg说。在自然界中,其叶子猪笼草外套膜的水。这提供了一个低摩擦表面的油脚的昆虫,无助地陷入了内脏的植物满足他们的厄运。

把这个概念,哈佛团队颠簸铝油润滑。为了做到这一点,他们functionalising表面与长链为原料,在电影的石油可以遵循。这给了一个几乎无摩擦滑溜水滴的表面。

超过了预期

当研究人员测试最终产品,表面的效率让他们深感震惊。我们不期望的性能好,“Aizenberg承认。的每个元素的最先进的材料已经提供了巨大的改进,但是当结合我们得到了更好的改善。

这个团队现在正致力于开发高效冷凝表面为特定的应用程序,如热交换器。

该领域的其他研究人员印象深刻的是,哈佛团队的结果。通过表面改性提高drop-wise凝结是目前一个非常活跃的区域,因为凝结传热和集水的重要性,“说史蒂文·贝尔创新的分子材料集团的负责人在皇后大学,在英国贝尔法斯特。这工作是一个聪明的延伸Aizenberg集团液体注入“滑”的表面。添加仿生表面结构,协助水滴凝结和脱落产生了显著影响系统的整体性能。

仿生Tegwen Malik富士通研究学者斯旺西大学在英国,说:“研究人员已经成功地设计和制造表面,结合来自植物和动物的知识。这是一个特别重要的研究领域考虑缺乏新鲜和安全的水在地球上的全球人口不断增加。