p Estruturas minúsculas inspiradas na forma dos espinhos dos cactos permitem que um material recém-criado reúna água potável do ar de dia e de noite, combinando duas tecnologias de coleta de água em uma. p O material, uma membrana de hidrogel micro-arquitetada (mais sobre isso mais tarde), pode produzir água por meio da geração solar de vapor de água e da coleta de névoa - dois processos independentes que normalmente requerem dois dispositivos separados. Um artigo sobre o material foi publicado em Nature Communications em 14 de maio.

p A coleção Fog é exatamente o que parece. À noite, nuvens baixas ao longo da costa marítima são pesadas com gotas de água. Dispositivos que podem se aglutinar e coletar essas gotículas podem transformar a névoa em água potável.

p A geração de vapor solar é outra técnica de coleta de água. Funciona especialmente bem em áreas costeiras porque também é capaz de purificar água, embora funcione durante o dia em vez de à noite. No método, o calor do sol faz com que a água evapore em vapor, que faz com que a água evapore em vapor, que pode ser condensado em água potável.

p Como as duas tecnologias operam em condições tão diferentes, eles normalmente requerem materiais e dispositivos diferentes para funcionarem. Agora, um material desenvolvido na Caltech poderia combiná-los em um único dispositivo, trabalhando para gerar água limpa 24 horas por dia.

p “A escassez de água é um grande problema que a humanidade terá de superar à medida que a população mundial continua a crescer, "diz Julia R. Greer, o Ruben F. e Donna Mettler Professor de Ciência dos Materiais, Mecânica e Engenharia Médica e Diretor da Fundação Fletcher Jones do Instituto de Nanociência Kavli. "A água cobre três quartos do globo, mas apenas cerca de metade de um por cento está disponível em água doce. "

p Greer passou sua carreira desenvolvendo materiais com micro e nanoarquitetura; isso é, materiais cujas próprias formas (controladas em cada escala de comprimento, nanoscópica e microscópica) conferem-lhes propriedades incomuns e potencialmente úteis. Nesse caso, Greer colaborou com Ye Shi, ex-bolsista de pós-doutorado na Caltech e agora bolsista de pós-doutorado na UCLA, para criar uma membrana de minúsculos espinhos dispostos que lembram árvores de Natal, mas que na verdade são inspirados no formato dos espinhos dos cactos.

p "Os cactos são adaptados exclusivamente para sobreviver em climas secos, "Shi diz." No nosso caso, essas espinhas, que chamamos de 'micro-árvores, "atraem gotículas microscópicas de água que estão suspensas no ar, permitindo que deslizem pela base da coluna e se aglutinem com outras gotas em gotas relativamente pesadas que eventualmente convergem em um reservatório de água que pode ser utilizado. "

p As espinhas são feitas de hidrogel; isso é, uma rede de polímeros hidrofílicos (que gostam de água) que atraem água naturalmente. Devido ao seu tamanho minúsculo, eles podem ser impressos em uma membrana fina. Durante o dia, a membrana de hidrogel absorve a luz do sol para aquecer a água presa abaixo dela, que se torna vapor. O vapor então condensa novamente em uma tampa transparente, onde pode ser coletado. Durante a noite, a tampa transparente dobra-se e a membrana de hidrogel é exposta ao ar úmido para capturar a névoa. Como tal, o material pode coletar água tanto do vapor quanto da névoa.

p Em um teste de operação realizado durante a noite, amostras dos materiais com uma área de 55-125 centímetros quadrados foram capazes de coletar cerca de 35 mililitros de água da névoa. Em testes durante o dia, o material era capaz de coletar cerca de 125 mililitros do vapor solar.

p O design exato da membrana foi criado usando o programa de design SolidWorks.

p O hidrogel em si é um gel composto de álcool polivinílico / polipirrol (PVA / PPy), um material não tóxico e flexível usado em inúmeras aplicações, incluindo em capacitores, sensores de tensão e temperatura vestíveis, e baterias.

p Para ajustar o design das micro-árvores, Greer e Shi trabalharam com Harry Atwater do Caltech, Howard Hughes Professor de Física Aplicada e Ciência dos Materiais; e Ognjen Ilic, ex-bolsista de pós-doutorado na Caltech e agora Benjamin Mayhugh Professor Assistente de Engenharia Mecânica na Universidade de Minnesota.

p Usando modelagem de computador, Ilic calculou a distribuição de calor dentro das micro-árvores para ajudar a definir o tamanho e a forma que seriam mais eficazes para extrair água do ar. Com esta prova de conceito bem-sucedida, a equipe agora espera encontrar um parceiro privado capaz de comercializar a tecnologia para regiões com escassez de água.

p "É realmente inspirador que uma membrana de polímero hidrofílico relativamente simples possa ser moldada em uma morfologia que se assemelha a espinhos de cactos e ser capaz de um grande aprimoramento na coleta de água. Acho que a evolução realmente funciona, "Greer diz.

p o Nature Communications O artigo é intitulado "Coleta de água doce durante todo o dia por membranas de hidrogel microestruturadas".