Frank Herbert在其1965年的科幻小說“沙丘”中設想了塑料露水收集器，它們是沙漠星球Arrakis的當?shù)厝耸褂玫男」ぞ?，用于從大氣中提取水分以維持其農業(yè)。今天，人類在我們的沙漠中使用類似的系統(tǒng)做同樣的事情，例如智利阿塔卡馬沙漠中使用的巨型網絡為農民從霧中收集水。露水是一種理想的水源，因為它在蒸發(fā)過程中被凈化，而且它也存在于非常干燥的地方。事實上，許多植物和動物從空中收集露水，這就是為什么俄亥俄州立大學的Bharat Bhushan決定在沙漠中尋找靈感的原因。
Bhushan是俄亥俄州杰出學者和俄亥俄州機械工程教授Howard D. Winbigler認為：“我們如何從周圍的空氣中收集水？ 我們看著自然界已經做過的事情：仙人掌，甲蟲，沙漠草?！?/span>
所有這些生命形式從夜間霧中收集水分，使用不同的幾何形狀吸取微小的水滴并將它們引導到水庫和根部。甲蟲背上有防水的凸起，可以收集水滴;凸起之間的平坦表面允許水流到甲蟲的嘴里。沙漠草的尖端收集水滴，然后從直通道落到根部。仙人掌在其倒鉤的尖端上收集水，然后將水從錐形刺中引導到仙人掌的底部。
因此，研究團隊設計并3D打印了具有凸起，倒鉤和通道的不同表面，并將它們放置在由商業(yè)加濕器產生的模擬霧的封閉環(huán)境中。他們的觀察結果證實，錐體比圓柱體收集更多的水，“考慮到我們對仙人掌的了解，這是有道理的，”Bhushan解釋說，參考拉普拉斯壓力梯度的物理現(xiàn)象。凹凸不平的表面聚集了兩倍于未開槽表面的水，“回想起來，這看起來很明顯，因為我們對草的了解，”Bhushan評論道。表面材料也會影響集水，正如Bhushan所說，“甲蟲的表面材料是異質的，親水點被疏水區(qū)域包圍，這使得水更容易流到甲蟲的嘴里。”錐體和凸起的間距是相關的同樣。
“供水是一個至關重要的問題，特別是對世界上最干旱地區(qū)的人們而言，”Bhushan說。 “通過使用生物啟發(fā)的3D打印露水收集器，我們可以盡可能有效地幫助解決向全球人們提供潔凈水的挑戰(zhàn)?！?D打印是這項研究的絕佳工具，因為它可以快速和經濟實惠地生產不同材料的不同幾何形狀。
他們的研究結果發(fā)表在“皇家學會的哲學交易”雜志上。
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