211service.com
Keversluis
Op basis van aanwijzingen van een kleine woestijnkever hebben MIT-onderzoekers een oppervlak gecreëerd dat waterdruppels uit de lucht kan verzamelen. Met meer ontwikkeling kan het worden gebruikt om drinkwater in woestijnen te oogsten of microscopisch kleine hoeveelheden vloeistof in chemische reacties te sturen, zeggen de onderzoekers.
Stenocara's hobbelige rug verandert mist in water. (Tegoed: Andrew Parker)
Wetenschappers hebben al lang bewondering voor de Stenocara de manier van overleven van de kever in de Namib-woestijn in Afrika, een van de droogste plekken op aarde. Slechts een handvol keer per maand komt er water naar het gebied, in een fijne zeemist die over de woestijn waait. Om deze kans te benutten, voert de kever hoofdstanden uit, zegt Andrew Parker, een zoöloog aan de Universiteit van Oxford. Op mistige ochtenden strijkt de kever neer op een zandduin, laat zijn kop zakken en kantelt zijn rug in de wind.
De rug van de kever is bedekt met bultjes van ongeveer een halve millimeter in doorsnee. Zoals Parker en collega's in 2001 ontdekten, zijn de hobbels gemaakt van een materiaal dat water aantrekt, terwijl de wasachtige kanalen ertussen het afstoten. Als waterdruppels voorbij waaien, blijven ze aan de bulten plakken; uiteindelijk smelten ze samen tot grotere druppels die afbreken en langs de rug van de kever naar zijn bek rollen.
Geïnspireerd door de beschrijving van Parker in de uitgave van 1 november 2001 van: Natuur MIT, professor scheikundig ingenieur Robert Cohen en professor materiaalkunde Michael Rubner ontwikkelden een oppervlak dat de rug van de kever nabootst. Het is in lagen op een glasplaatje gebouwd. De eerste laag is een polymeer dat het oppervlak poreus maakt; dat besprenkelen de onderzoekers met nanodeeltjes van silica. Vervolgens bedekken ze het hele objectglaasje met een gefluoreerde chemische stof, waardoor het waterafstotend wordt. Ten slotte, om de bultjes van de kever na te bootsen, druppelen ze op wateraantrekkende zuurmoleculen, die zich hechten aan de nanodeeltjes en boven het oppervlak uitsteken. Het resultaat zijn sterk wateraantrekkende plekken op een sterk waterafstotende ondergrond. Het nieuwe oppervlak vangt water effectiever op dan het schild van de kever, zegt Cohen. Hij en Rubner beschrijven hun werk in de juni 2006 Nano-letters .
De onderzoekers brengen het oppervlak nu aan op flexibele materialen. Ze denken dat stoffen zeilen met patronen, als ze aan huizen of palen in extreem droge gebieden zoals de Namib worden gehangen, nevels kunnen verzamelen die te fijn zijn om vandaag te worden vastgelegd. In natte gebieden kunnen dergelijke zeilen ook efficiënter water opnemen dan de mistnetten die nu worden gebruikt. Maar duurzaamheid is nog steeds een probleem; het oppervlak wrijft na verloop van tijd van de doek af.
Een Brits bedrijf genaamd QinetiQ, waarvan een van de wetenschappers co-auteur is van Parker's Natuur papier, maakt al een soortgelijk materiaal, dat wordt getest in apparaten die water vasthouden en besparen in airconditioningsystemen op waterbasis.
De vraag voor de MIT-onderzoekers en QinetiQ, zegt Parker, is of de vlekkerige coating op grote schaal goedkoop te vervaardigen is. Cohen denkt dat het kan door inkjets te gebruiken om de zuurvlekken af te drukken. Als daar een driver voor zou zijn, kan ik me voorstellen dat het proces op de juiste manier kan worden opgeschaald, zegt hij.
Hij voegt eraan toe dat het materiaal toepassingen kan hebben waarvoor geen grootschalige productie nodig is. Dia's die met vrijwel elk patroon zijn bedrukt, kunnen in kleine stukjes worden gesneden en worden gebruikt om microsensoren te bouwen, zegt hij. Of dia's die zijn ontworpen om kleine druppeltjes chemicaliën vast te houden en vervolgens te mengen, kunnen worden gebruikt om reacties op microschaal uit te voeren.
Het werk van Cohen en Rubner wordt gefinancierd door het Amerikaanse Defense Advanced Research Projects Agency, dat hoopt een biocide en zelfreinigende coating voor militair materieel te ontwikkelen. Stenocara -geïnspireerde technologie kan worden gebruikt om gedeactiveerde biologische verontreinigingen te verzamelen en weg te voeren.