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Chiusa di scarabeo
Prendendo spunto da un piccolo coleottero del deserto, i ricercatori del MIT hanno creato una superficie in grado di raccogliere le gocce d'acqua dall'aria. Con un maggiore sviluppo, potrebbe essere utilizzato per raccogliere acqua potabile nei deserti o per dirigere quantità microscopiche di fluido nelle reazioni chimiche, affermano i ricercatori.
La schiena irregolare di Stenocara trasforma la nebbia in acqua. (Credito: Andrew Parker)
Gli scienziati hanno a lungo ammirato il Stenocara mezzo di sopravvivenza dello scarabeo nel deserto del Namib in Africa, uno dei luoghi più aridi della terra. L'acqua arriva nella zona solo una manciata di volte al mese, in una sottile nebbia marina che soffia sul deserto. Per sfruttare questa opportunità, lo scarabeo esegue la verticale, afferma Andrew Parker, uno zoologo dell'Università di Oxford. Nelle mattine nebbiose, lo scarabeo si appollaia su una duna di sabbia, abbassa la testa e inclina la schiena al vento.
La schiena del coleottero è ricoperta di protuberanze di circa mezzo millimetro di diametro. Come Parker e colleghi hanno scoperto nel 2001, le protuberanze sono fatte di un materiale che attira l'acqua, mentre i canali cerosi tra di loro la respingono. Quando le gocce d'acqua passano, si attaccano ai dossi; alla fine si uniscono in gocce più grandi che si staccano e rotolano lungo la schiena dello scarabeo, nella sua bocca.
Ispirato dalla descrizione di Parker nel numero del 1 novembre 2001 di Natura , il professore di ingegneria chimica del MIT Robert Cohen e il professore di scienza dei materiali Michael Rubner hanno sviluppato una superficie che imita la schiena dello scarabeo. È costruito a strati su un vetrino. Il primo strato è un polimero che rende porosa la superficie; i ricercatori lo cospargono di nanoparticelle di silice. Successivamente, ricoprono l'intero vetrino con una sostanza chimica fluorurata, rendendolo idrorepellente. Infine, per replicare le protuberanze del coleottero, gocciolano su molecole acide che attirano l'acqua, che si attaccano alle nanoparticelle e si attaccano sopra la superficie. Il risultato sono macchie altamente idrorepellenti su una superficie altamente idrorepellente. La nuova superficie raccoglie l'acqua in modo più efficace rispetto al guscio dello scarabeo, afferma Cohen. Lui e Rubner descrivono il loro lavoro nel giugno 2006 Nano lettere .
I ricercatori stanno ora applicando la superficie a materiali flessibili. Pensano che le vele di stoffa fantasia, se appese alle case o ai pali in regioni estremamente aride come il Namib, potrebbero raccogliere nebbie troppo fini per essere catturate oggi. Nelle regioni umide, tali vele potrebbero anche raccogliere l'acqua in modo più efficiente rispetto alle reti per la nebbia utilizzate ora. Ma la durata è ancora un problema; la superficie si stacca dal panno nel tempo.
Una società britannica chiamata QinetiQ, uno dei cui scienziati è stato coautore di Parker's Natura carta, produce già un materiale simile, che sta testando in dispositivi che intrappolano e risparmiano acqua nelle unità di condizionamento a base d'acqua.
La domanda per i ricercatori del MIT e QinetiQ, afferma Parker, è se il rivestimento chiazzato può essere prodotto a buon mercato su larga scala. Cohen pensa che si possa fare usando getti d'inchiostro per stampare le macchie di acido. Se ci fosse un driver per farlo, posso immaginare che il processo potrebbe essere ridimensionato in modo appropriato, dice.
Aggiunge che il materiale potrebbe avere usi che non richiederebbero una produzione su larga scala. Le diapositive stampate con qualsiasi motivo potrebbero essere tagliate in piccoli pezzi e utilizzate per costruire microsensori, afferma. O vetrini progettati per contenere, quindi mescolare, minuscole goccioline di sostanze chimiche potrebbero essere utilizzate per eseguire reazioni su microscala.
Il lavoro di Cohen e Rubner è finanziato dalla U.S. Defense Advanced Research Projects Agency, che spera di sviluppare un rivestimento biocida e autopulente per le attrezzature militari. Stenocara -la tecnologia ispirata potrebbe essere utilizzata per raccogliere e trasportare contaminanti biologici disattivati.