O que os trajes de materiais perigosos inteligentes e as peles de cacto Sonora têm em comum
p Foto de uma pera espinhosa tirada em um jardim no Arizona, juntamente com uma imagem de perfilometria óptica revelando as rachaduras na epiderme. Crédito:Konrad Rykaczewski
p Quando Konrad Rykaczewski se mudou para a região do deserto de Sonora, no Arizona, seis anos atrás, ele pegou uma garrafa de água e borrifou as plantas em seu jardim, não regá-los, mas para ver como eles interagiram com as gotas de água. p "Foi a primeira vez que morei em um deserto, e fiquei fascinado pela flora e fauna, "Rykaczewski disse, professor de engenharia da Arizona State University em Tempe, Arizona. "O que notei sobre os cactos de pera espinhosa é que as novas almofadas são super-hidrofóbicas, mas os que estão uma temporada mais velhos logo abaixo deles são superhidrofílicos. Eu me perguntei por quê. "
p Rykaczewski começou a olhar para os animais do deserto, incluindo cascavéis que mudam de forma para beber água de sua pele. Motivado por suas observações no jardim da frente, Rykaczewski recrutou alunos e, com uma bolsa inicial do Centro de Biomimética da ASU, começou a fazer experiências em laboratório para caracterizar a estrutura microscópica 3-D da epiderme dos cactos nas épocas secas e úmidas do ano. Rykaczewski aplica as lições de molhabilidade - o estudo de como as gotículas interagem com os sólidos - em superfícies de engenharia para aplicações industriais.
p Kenneth (Chad) Manning, um aluno de doutorado do projeto que liderou o trabalho experimental, apresentará as descobertas da equipe a partir desta pesquisa de molhabilidade de Sonora na 71ª Reunião Anual da American Physical Society's Division of Fluid Dynamics, que acontecerá de 18 a 20 de novembro no Georgia World Congress Center em Atlanta, Geórgia.
p Eles descobriram que, embora as novas almofadas de cactos (cladódios) tenham uma cera contínua, superfície hidrofóbica, os mais velhos são cobertos por uma rede de microfissuras "que vão desde a cera até a parede celular, "que é hidrofílico, explicou Manning.
p Usando vídeo de alta velocidade, os pesquisadores documentaram que as gotas de água ricocheteiam nos jovens, almofadas cerosas, mas com almofadas mais antigas, as microfissuras que expõem a superfície hidrofílica interna fazem com que as gotículas de água atinjam e grudem. "A pele atua como uma membrana inteligente, "disse Manning." Conforme os cactos secam as rachaduras fecham, ajudando a preservar a água. "
p Os resultados agora estão informando a pesquisa de Manning para desenvolver um material inteligente para trajes de materiais perigosos. Os poros do material se fecharão na presença de produtos químicos perigosos, mas permanecerão abertos, permitindo a transferência de vapor e calor para fora do traje anti-risco, um fator que atualmente limita seu uso.
p É um truque inteligente que os cactos de pera espinhosa já descobriram. "É o mesmo tipo de mudança na morfologia da superfície, "Manning disse.