Жуки и кактусы вдохновили исследователей на новый способ получения воды из воздуха — Naked Science
27.12.2018
6 минут
Редакция
174

Жуки и кактусы вдохновили исследователей на новый способ получения воды из воздуха

Люди могут жить в самых простых условиях и скромно питаться, но не выживут без чистой воды. А в местах, где ее не хватает, например в пустынях, чтобы обеспечить ее наличие, требуются технические и ирригационные навыки, которые зачастую слишком сложные и дорогостоящие.

cactus

«Чтобы ответить на вопрос о том, как можно добыть воду из окружающего воздуха, мы решили вдохновиться природой и посмотрели на создания, которым это уже под силу: кактусы, жуки и пустынные травы. Например, материал, из которого состоит поверхность жука, неоднороден, имеет много гидрофильных участков, которые, в свою очередь, окружены гидрофобными областями, что облегчает насекомому процесс получения воды», — объясняет сотрудник Университета штата Огайо и один из авторов исследования Бхарат Бхушан (Bharat Bhushan). Сама работа опубликована в журнале Philosophical Transactions of the Royal Society.

 

Все кактусы, жуки и пустынные травы добывают воду из ночного тумана, собирая капли из воздуха, отправляя их к корням и обеспечивая тем самым достаточное для выживания количество влаги. Капли воды накапливаются на влагоотталкивающих выступах на спине жука, а затем перетекают в его ротовую полость по плоской поверхности между ними. Пустынные травы собирают воду на своих кончиках, а затем направляют ее к своим корневым системам через каналы в каждой травинке. Кактус же собирает воду с помощью своих колючек, а потом отправляет капли вниз по коническим шипам к своему основанию. Изучив эти механизмы, команда Бхушана занялась созданием подобной, хоть и более крупной системы, которая позволила бы людям добывать воду из ночного тумана или конденсата.

 

Этот процесс они начали с изучения наиболее эффективных материалов для сбора воды. На 3D-принтерах исследователи напечатали поверхности с неровностями и выступами, а затем, используя обычный увлажнитель, создавали замкнутые туманные среды и выяснили, что конические формы собирают больше воды, чем цилиндрические. Причиной, по мнению Бхушана, может служить физическое явление, называемое градиентом давления Лапласа, используемое кактусом: вода собирается на кончике конуса, а затем стекает вниз по склону конуса ко дну, где собирается в резервуаре. Рифленые поверхности перемещают воду быстрее, чем плоские, — это мы уже знаем, изучив строение травы. В экспериментах исследовательской группы рифленые поверхности с гидрофобными выступами собирали примерно вдвое больше воды, чем обычные. 

 

Группа ученых также тестировала систему, которая состояла из нескольких конусов, определив минимальное необходимое расстояние между ними для достижения лучшего результата — от одного до двух миллиметров. По словам Бхушана, команда продолжает эксперименты и планирует вывести работу из лабораторий в реальный мир, соорудив в пустыне устройства, способные собирать воду из тумана или конденсата. Эта вода, по его мнению, могла бы стать отличным дополнением к воде из общественных систем или колодцев, полезной для всего сообщества. Прецедент уже существует: в некоторых регионах, в том числе в чилийской пустыне Атакама, уже ведется процесс добычи воды из тумана — собирают ее в резервуарах для фермеров. Однако Бхушан считает эти системы не самым эффективным способом сбора воды из воздуха.

 

«Водоснабжение — критически важная проблема для человечества, особенно для людей, которые живут в самых засушливых районах мира. Используя биоиндуцированные технологии, наши исследования могут помочь решить проблему обеспечения людей по всему миру чистой водой наиболее эффективным способом», — утверждает ученый.

Позавчера, 16:05
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Вчера, 12:24
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

Позавчера, 12:35
7 минут
ФизТех

Российские ученые из МФТИ, ФТИАН и ИТМО создали нейросеть, которая научилась предсказывать поведение квантовой системы, «взглянув» на ее схему. Такая нейросеть самостоятельно находит те решения, которые хорошо подходят для демонстрации квантовых преимуществ. Это поможет исследователям разрабатывать эффективные квантовые компьютеры.

Позавчера, 16:05
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

Вчера, 12:24
7 минут
ТГУ

Старший научный сотрудник лаборатории «Гербарий» БИ ТГУ Вера Костикова совместно с новосибирскими коллегами выявила ценные лекарственные свойства у спиреи – кустарника, используемого в озеленении городов и дачных участков. Фитохимическое исследование показало, что растение обладает противовирусной и антиоксидантной активностью, что делает его перспективным для использования в медицине.

13 января
7 минут
Сергей Васильев

Прямые улицы неолитических деревень Центральной Европы неизменно слегка поворачивают налево: ученые связывают это с особенностями работы человеческого зрения, о которых не подозревали строители каменного века.

Позавчера, 16:05
5 минут
Илья Ведмеденко

Исследователей в очередной раз удивили привычки кошек: как оказалось, они не прочь питаться одним человеческим трупом на протяжении месяца, несмотря на наличие других тел.

20.12.2019
24 минуты
Ольга Иванова

На самом деле, на логотипе этих гаджетов вовсе не яблоко, а контаминация знаков птицы и огня. Потому что символ компании VinSmart, входящей в корпорацию VinGroup, — энергия, устремленная ввысь. Это настоящее вьетнамское чудо, выросшее на продаже лапши быстрого приготовления, а теперь имеющее сеть супермаркетов, отелей, школ, производящее автомобили, кондиционеры, телевизоры, электроскутеры, умные дома и смартфоны для местного населения. Впрочем, не только для местного — гаджеты от VinGroup уже вышли на российский рынок. Naked Science побывал на заводе во Вьетнаме и узнал все о том, как их делают.

7 января
44 минуты
Александр Березин

Вашингтон и Тегеран близки к войне как никогда за последние годы. Но, скорее всего, США не пойдут дальше ограниченных ударов. Слишком уж неприятные последствия имели предшествующие силовые операции Штатов в Иране. Попробуем разобраться, что именно их остановит на этот раз.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: