根據(jù)賓夕法尼亞州立大學(xué)和德克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校的一組研究人員的說法，受水稻植物和水稻葉子啟發(fā)的光滑粗糙表面(SRS)在集水應(yīng)用中的表現(xiàn)優(yōu)于最先進(jìn)的液體排斥表面。

“至少在一年中的某些時(shí)候，估計(jì)有40億人生活在水資源短缺的情況下，從水蒸氣或空氣中的霧滴中收集水的廉價(jià)方法可能具有巨大的實(shí)際應(yīng)用，并將有助于減輕水的負(fù)擔(dān)。世界許多地區(qū)的稀缺問題，“該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，Tak-Sing Wong說，他是工程師Wormley家庭早期職業(yè)教授和賓夕法尼亞州機(jī)械工程助理教授。

許多集水技術(shù)效率不高，因?yàn)楫?dāng)水被吸引到親水表面時(shí)，水往往會(huì)形成片狀物并附著在表面上，使其難以去除。但Wong的博士后學(xué)者Simon Dai現(xiàn)在是UT達(dá)拉斯的助理教授，他正在研究將不同的生物學(xué)策略結(jié)合起來，為水收集創(chuàng)造一個(gè)滑溜的解決方案。

“通過SRS，我們將投手植物的光滑界面與稻葉的表面結(jié)構(gòu)相結(jié)合，其表面上有微/納米級定向凹槽，可以很容易地在一個(gè)方向上去除水，而不是另一個(gè)方向，”戴。

戴開發(fā)了一種具有親水化學(xué)作用的豬草植物風(fēng)格光滑表面。與此同時(shí)，他添加了定向凹槽，并為新表面提供了微觀粗糙度，增加了表面積。水和霧的收獲速率與液滴可以形成的表面積的量成正比。米葉風(fēng)格的凹槽通過毛細(xì)作用或重力將水滴帶走。

通過在賓夕法尼亞州立大學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，該團(tuán)隊(duì)表明，這些表面可以以比許多最先進(jìn)的表面更快的速度從空氣中收集微小的水滴。Dai的同事Steven Nielson在UT達(dá)拉斯進(jìn)行的分子動(dòng)力學(xué)模擬解釋了為什么親水表面特別適合采水。

“如果SRS材料是按比例生產(chǎn)的，我們估計(jì)每天每平方米表面可以收集120升水，我們可以通過優(yōu)化SRS來進(jìn)一步提高集水率，”Nan Sun說，畢業(yè)生黃氏小組的學(xué)生和論文的合著者，題為“用于水收集的親水定向粗糙表面”。

Wong的團(tuán)隊(duì)目前正致力于優(yōu)化和擴(kuò)大SRS，目標(biāo)是創(chuàng)建高效的集水系統(tǒng)，為缺水地區(qū)提供潔凈水。

賓夕法尼亞州立大學(xué)的其他項(xiàng)目是研究生Birgitt Boschitsch Stogin和Jing Wang; 他是黃實(shí)驗(yàn)室的博士后學(xué)者，現(xiàn)任浙江大學(xué)教授。研究人員已為此項(xiàng)工作提交了美國臨時(shí)專利。