استفاده مفید و باورنکردنی از سوسک و عنکبوت

گروهی از پژوهشگران «دانشگاه واترلو»(UWaterloo) در حال طراحی کردن سیستم‌های جدیدی برای جذب بخار آب موجود در هوا و تبدیل آن به مایع هستند. دکتر «مایکل تام»(Michael Tam) استاد دانشگاه واترلو به همراه «یی وانگ»(Yi Wang) و «وینان ژائو»( Weinan Zhao) دانشجویان مقطع دکتری، اسفنج‌ها یا غشاهایی با سطح وسیع ساخته‌ است که رطوبت محیط اطراف خود را به طور مداوم جذب می‌کنند.

جهان امروز با چالش جدی کمبود آب شیرین روبه‌رو است. به طور سنتی، آب شیرین از رودخانه‌ها، دریاچه‌ها، سفره‌های آب زیرزمینی و اقیانوس‌ها جمع‌آوری و تصفیه می‌شود. فناوری‌های کنونی که دکتر تام در حال توسعه آنها برای برداشت آب از منابع جایگزین است، از طبیعت الهام گرفته شده‌اند.

تام گفت: تار عنکبوت یک شگفتی مهندسی است که آب را به طور موثر جذب می‌کند. عنکبوت برای نوشیدن آب نیازی ندارد به رودخانه برود زیرا تار عنکبوت، رطوبت هوا را به دام می‌اندازد.

به طور مشابه، سوسک‌های صحرای نامیب نیز دسترسی آسانی به آب ندارند اما آب را از هوا به دست می‌آورند و با بدن زرهی خود، قطرات آب را از مه جذب می‌کنند. این کار اجازه می‌دهد تا رطوبت جمع شود و در دهان آنها چکه کند.

تام و گروه پژوهشی او برای برداشت پایدار آب، به مهندسی سطح زیست‌تقلیدی مشغول هستند. یکی از فناوری‌هایی که تام طراحی می‌کند، برداشت آب جو نام دارد. گروه پژوهشی تام برای تقلید از ساختار منحصربه‌فرد سوسک، در حال طراحی یک ساختار سطحی مشابه هستند که از امولسیون موم تثبیت‌شده با سلولز برای جذب کردن قطرات ریز آب استفاده می‌کند و در عین حال، قطرات بزرگ‌تر را به سرعت آزاد می‌سازد.

تام برای توسعه فناوری‌های پایدار، با مواد خالص کربن صفر مانند مواد طبیعی و گیاهی کار می‌کند. گروه پژوهشی او در حال توسعه فناوری‌هایی هستند که با استفاده از قدرت علم سطح و فناوری نانو، قطرات آب را جذب و دفع می‌کنند. او با موفقیت یک کاغذ فوق‌العاده آب‌گریز و ضد آب تولید کرده است. همچنین، تام در حال مهندسی کردن یک سطح هوشمند و قابل تنظیم کردن است که آب را از هوا می‌گیرد و با حداقل مصرف انرژی، آن را استخراج می‌کند. گام بعدی این گروه پژوهشی، توسعه یک فرآیند مقیاس‌پذیر برای مهندسی کردن چنین سطوحی است.

سیستم‌های تبخیر خورشیدی مستقیما انرژی خورشیدی را برداشت می‌کنند، به جذب کردن آب می‌پردازند و بخار جمع‌آوری‌شده تازه را از طریق فرآیند تبخیر تولید می‌کنند. ساختارهای قارچی منحصربه‌فرد برای تبخیر خورشیدی از طرح‌های ساختاری زیست‌تقلیدی هوشمند الهام گرفته‌اند.

سیستم‌های پیشنهادی ارزان‌قیمت تولید آب شیرین، کم‌مصرف و سازگار با محیط زیست هستند. تام و گروهش در مقاله پژوهش خود، درباره چندین فناوری نویدبخش جمع‌آوری و تصفیه آب صحبت کرده‌اند.