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受甲虫启发的涂料可帮助遭受旱灾的国家从稀薄空气中集水

英国皇家化学会
2020-05-13 20:05 3877
由中国东南大学张友法领导的一支团队在英国皇家化学会的 RSC  Advances 中披露道,他们发现某种甲虫的皮肤吸收水分后让水流向自己的口中,并可以模拟这种方式创造一种简单的涂料--使之可以在最干旱的环境下合成水分。

--- 超双疏材料可‘弹出’空气中的微小水滴 ---

--- 新的解决方案可生产超级防雾的车窗和更快的排水系统 ---

北京2020年5月13日 /美通社/ -- 受一种沙漠甲虫凹凸不平的皮肤启发,科学家们创造出了一种新的设备,可从稀薄空气中收集新鲜的饮用淡水。

由中国东南大学张友法领导的一支团队在英国皇家化学会的RSC Advances 中披露道,他们发现某种甲虫的皮肤吸收水分后让水流向自己的口中,并可以模拟这种方式创造一种简单的涂料 -- 使之可以在最干旱的环境下合成水分。

通过利用这种涂料涂到两个接触面上,从空气中捕获的浓缩水分可‘弹回’并凝成水滴,由此落入下方的一个收集容器。同时因为这是一个被动系统,它不需要供电即可收集水分。

张博士说:“全球大约有三分之二的人口遭受了严重的水危机,而全球大约有10%的淡水资源存储在空气中。长期以来,全世界科学家们矢志追求在受干旱影响的地区从空气中提取这些水分。

“这种混合涂层的设计受到了沙漠甲虫背部结构的启发,但我们的涂层将具有更好的性能,意味着水蒸气可在涂层上非常快速地凝结,同时非常快速地离开表面,让表面准备好收集更多水分。”

这种涂料的应用成本比当前技术低得多,其开发使科幻作家 Frank Herbert 最早在其小说“Dune”中设想的这种水收集站成为可能 -- 好莱坞将投入重金预算将这部小说改编成电影,预定于12月上映。

这种解决方案可用作喷雾,还可带来新的防水服装、防雾车窗和极其快速的排水系统。


但是,其实该团队一开始是受荷叶启发,而去研究大自然有什么解决方案来制作超级疏水或超双疏材料,以便尝试和改进空调机组的效率。

“我们的灵感最初来自于荷花的自我清洁属性,许多研究受此启发,以开发出防水、防结露、防结霜和防结冰的新材料。然而,水蒸气却无法在这种涂层上快速凝结,因此,对热传递的促进作用有限。”

“当我们转而考察沙漠甲虫时,这启发出了一种新的混合涂层策略,在这里,当冷凝水滴足够大时,即可快速凝结起来并离开表面。”张博士说道。

“我们发现这种混合涂层有利于在有雾、干旱或半干旱的地区及沿海地带收集水分,并比传统商业方法表现出更加出色的性能。近年来,淡水资源的供应已成为一项严重的全球挑战,我们希望这项研究结果可用于水收集,并对解决水资源短缺的问题做出贡献。”

全文可在Open Access开放获取平台上阅读,如需查看,请访问 https://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2020/RA/C9RA09329J#!divAbstract

消息来源:英国皇家化学会
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