Un equipo de investigadores de la Universidad de Texas en Dallas y la Universidad Estatal de Pensilvania desarrollado una superficie que puede recoger rápidamente las moléculas de agua de la niebla y el vapor de aire y dirigirlas hacia un depósito a lo largo de las microranuras lubricadas.

Los investigadores se inspiraron para el diseño de su "superficie resbaladiza direccional hidrofílica", o SRS, del proceso por el cual los organismos vivos como los escarabajos del desierto, las plantas de jarra y las hojas de arroz recolectan y dirigen el agua de manera natural.

"Los procesos existentes para crear agua dulce, como la desalinización, se basan en la transición del vapor al agua". Simon Dai, profesor asistente de ingeniería mecánica en la Escuela de Ingeniería e Informática Erik Jonsson en UT Dallas, dijo en un comunicado. "Queríamos crear una superficie que pueda capturar y dirigir las gotas de agua de manera eficiente".

El estudio completo se publica en la revista Science Advances.

La inspiración

Al diseñar su tecnología, los investigadores examinaron algunas de las mejores técnicas de recolección de agua en la naturaleza.

En particular, observaron superficies hidrofílicas en las conchas de ciertos escarabajos del desierto y en plantas de jarra y hojas de arroz.

"Los escarabajos del desierto usaron protuberancias hidrofílicas para absorber las gotas de agua de las nieblas, y también usaron ceras hidrofóbicas modeladas para eliminar esas gotas para beber", dijo Dai.

Mientras que los baches hidrofílicos en los escarabajos del desierto demuestran cómo recolectar y combinar las gotas de agua del aire, las superficies resbaladizas de las plantas de jarra y los minúsculos surcos direccionales en las hojas de arroz demuestran cómo dirigir rápidamente las gotas de agua hacia un depósito.

La combinación de estos diseños naturales crea una superficie capaz de capturar y dirigir las gotas de agua de manera eficiente.

La segunda parte, dirigir las gotas de agua, es fundamental porque garantiza que no se pierda agua durante la evaporación durante el proceso de recolección.

"Descubrimos que los escarabajos del desierto no pueden usar la superficie porque los dominios hidrofóbicos no son buenos", dijo Dai. "Por lo tanto, desarrollamos una superficie que puede utilizarse completamente para la captura de agua, y mientras tanto podemos eliminar el agua cosechada rápidamente, por lo que necesitamos una superficie hidrófila y resbaladiza".

La tecnología

Los investigadores construyeron una superficie y grabaron en ella estructuras direccionales de tamaño nanométrico. Luego cubrieron la superficie con un lubricante líquido hidrófilo.

"Descubrimos a través de simulaciones que las moléculas que atraen agua o grupos funcionales hidroxi son las más eficientes en la captura de gotas de agua". Steven Nielsen, profesor asociado en el Departamento de Química y Bioquímica en UT Dallas y coautor del estudio, dijo en un comunicado. "Es por eso que usamos lubricante hidrofílico".

Los investigadores tenían que asegurarse de que una vez aplicado a la superficie, el lubricante se conservara uniformemente y no se mezclara con el agua.

El lubricante tiene un doble propósito al atraer agua y crear una superficie resbaladiza, por lo que las gotas de agua que se forman pueden descender fácilmente y combinarse para formar gotas más grandes.

"Infundimos nuestras superficies ásperas direccionales con lubricante líquido hidrófilo que es molecularmente móvil, por lo que puede ayudar a que el agua recolectada se una en gotas más grandes", dijo Dai en un comunicado. "Además, el material es escalable. A diferencia de las superficies inspiradas en escarabajos, donde la creación de gotas de agua solo ocurre en áreas específicas, podemos crear superficies pequeñas o grandes, todas con la capacidad de atrapar y mover el agua rápidamente en cualquier lugar de la superficie ".

La combinación de surcos direccionales y la superficie resbaladiza hidrófila demostró ser más efectiva en la captura y dirección de gotitas de agua que superficies comparables.

Las superficies hidrofílicas o que atraen el agua, como el SRS, se pueden usar para diversos fines e industrias, como el aire acondicionado, la condensación gota a gota para la generación de energía y la desalinización, y la recolección de agua en regiones áridas.

¿Qué es lo siguiente?

Los investigadores ya han presentado una patente sobre el SRS y, a medida que avanzan, continuarán buscando formas de mejorarlo para su aplicación en el mundo real.

"Planeamos fabricar el SRS en una escala mayor", dijo Dai. "La investigación futura de nuestro grupo incluye el desarrollo de un material duradero para la recolección de agua en condiciones de baja humedad".