Bioinspirovaná příze dokáže sklízet vodu z mlhy

Vědci vyvinuli bioinspirovanou přízi schopnou sklízet vodu z mlhy, což představuje inovativní řešení nedostatku vody v suchých oblastech. Napodobováním střídajících se hydrofobních a hydrofilních vzorů pozorovaných u pouštních brouků a schopností transportu vody mikro/nanorozměrného jednorozměrného pavoučího hedvábí tato dvouvláknová příze urychluje tvorbu kapiček a nabízí slibný přístup k řešení globální vodní krize.

Nedostatek vody je stále naléhavějším problémem, zejména v odlehlých a suchých oblastech, kde je přístup čerstvou vodu je omezená. Konvenční metody atmosférické vody sbírka jsou často neefektivní kvůli vysokým energetickým nárokům nebo pomalým procesům uvolňování vody. Příroda však nabízí řešení prostřednictvím organismů, které si vyvinuly vysoce účinné mechanismy shromažďování vody. V reakci na tyto výzvy existuje jasná potřeba rozvíjet se pokročilé materiály které mohou zlepšit účinnost sběru vody.

Ve výzkumu zveřejněno v Chinese Journal of Polymer Sciencevědci z Pekingského institutu grafické komunikace a Beihang University odhalili dvouvláknovou přízi se střídajícími se hydrofobními a hydrofilními vlastnostmi. Příze, inspirovaná schopnostmi pouštních brouků a pavoučího hedvábí zachycovat vodu, je vyrobena pomocí technik elektrostatického zvlákňování a kroucení a je navržena pro vysoce účinný sběr mlhy a řeší kritickou potřebu udržitelných zdrojů vody.

Výzkum zdůrazňuje vývoj dvouvláknové příze vyrobené z hydrofobních polyvinylidenfluorid-co-hexafluorpropylenových (PVDF-HFP) a hydrofilních polyakrylonitrilových (PAN) nanovláken, inspirovaných přírodními organismy sbírajícími mlhu, jako jsou pouštní brouci a pavoučí hedvábí. Pomocí technik elektrostatického zvlákňování a kroucení tým zkonstruoval přízi se střídajícími se hydrofobními a hydrofilními segmenty, čímž vytvořili strukturu, která napodobuje přírodní mechanismy sběru vody.

Hydrofobní sekce podporují rychlou akumulaci vodních kapiček, zatímco hydrofilní sekce zlepšují transport těchto kapiček, což umožňuje rychlejší koalescenci a shromažďování. Při testování v prostředí s řízenou mlhou tato příze prokázala významné zlepšení účinnosti zachycování vody a dosáhla rychlosti 3,20 g·h⁻¹· cm⁻².

Kombinace hydrofobního zachycování vody a hydrofilního transportu vody se ukázala být mnohem účinnější než použití homogenních přízí. Tato inovace představuje škálovatelné řešení, nabídku vysoký výkon v prostředích bohatých na mlhu a mohly by být životně důležité pro zlepšení přístupu k vodě v oblastech náchylných k suchu.

Prof. Yong Zhao z Beihang University, odborník na bioinspirované materiály, uvedl: „Tento pokrok ukazuje, jak může biomimikry vést k vysoce účinným a udržitelným řešením globálních problémů, jako je např. nedostatek vody. Střídavý design smáčivosti napodobuje preciznost přírody a výrazně zvyšuje výkon zachycování mlhy.”

Výzkum má široké důsledky, zejména pro regiony, které čelí vážnému nedostatku vody. The přízeDíky škálovatelnému a efektivnímu designu je ideální pro použití v oblastech s výskytem mlhy a nabízí spolehlivý zdroj sladké vody. Tento průlom také připravuje cestu pro budoucí inovace v technologiích pro sklizeň vody s potenciálem zlepšit udržitelnost systémů sběru atmosférické vody po celém světě.