Ny, glat toiletbelægning giver renere skylning, sparer vand

Hver dag, mere end 141 milliarder liter vand bruges udelukkende til at skylle toiletter. Med millioner af globale borgere, der oplever vandmangel, hvad hvis dette beløb kunne reduceres med 50 %?

Muligheden kan eksistere gennem forskning udført i Penn State, udgivet i dag (18. nov.) i Naturens bæredygtighed .

"Vores team har udviklet en robust bio-inspireret, væske, slam- og bakterieafvisende belægning, der i det væsentlige kan gøre et toilet selvrensende, " sagde Tak-Sing Wong, Wormley tidlig karriere professor i teknik og lektor i maskinteknik og biomedicinsk teknik.

I Wong Laboratory for Nature Inspired Engineering, til huse i Institut for Maskinteknik og Materialeforskningsinstituttet, forskere har udviklet en metode, der dramatisk reducerer mængden af ​​vand, der er nødvendig for at skylle et konventionelt toilet, som normalt kræver 6 liter.

Medudviklet af Jing Wang, en doktorgrad fra Wongs laboratorium, den væskeindkapslede glatte overflade (LESS) coating er en to-trins spray, der, blandt andre applikationer, kan påføres en keramisk toiletskål. Den første spray, fremstillet af molekylært podede polymerer, er det første skridt i at opbygge en ekstremt glat og væskeafvisende foundation.

"Når det tørrer, den første spray vokser molekyler, der ligner små hår, med en diameter på omkring 1, 000, 000 gange tyndere end et menneskes, " sagde Wang.

Mens denne første påføring skaber en ekstremt glat overflade, som den er, den anden spray tilfører et tyndt lag smøremiddel omkring de nanoskopiske "hår" for at skabe en superglat overflade.

"Når vi lægger den belægning på et toilet i laboratoriet og dumper syntetisk afføring på det, det (det syntetiske afføringsstof) glider bare helt ned og intet klæber til det (toilettet), " sagde Wang.

Med denne nye glatte overflade, toiletterne kan effektivt rense rester inde fra skålen og bortskaffe affaldet med kun en brøkdel af det vand, der tidligere var nødvendigt. Forskerne forudser også, at belægningen kan holde i omkring 500 skylninger i et konventionelt toilet, før en genpåføring af smøremiddellaget er nødvendig.

Mens andre væskeinfunderede glatte overflader kan tage timer at hærde, den MINDRE totrinsbelægning tager mindre end fem minutter. Forskerens eksperimenter fandt også, at overfladen effektivt afviste bakterier, især dem, der spreder smitsomme sygdomme og ubehagelige lugte.

Hvis det blev bredt vedtaget i USA, det kunne rette kritiske ressourcer mod andre vigtige aktiviteter, til tørkeramte områder eller til regioner med kronisk vandknaphed, sagde forskerne.

Drevet af disse humanitære løsninger, forskerne håber også, at deres arbejde kan få indflydelse i udviklingslandene. Teknologien kunne bruges i vandløse toiletter, som bruges flittigt over hele verden.

"At klistre sig til toilettet er ikke kun ubehageligt for brugerne, men det giver også alvorlige helbredsproblemer, " sagde Wong.

Imidlertid, hvis et vandfrit toilet eller urinal brugte LESS-belægningen, holdet forudser, at disse typer armaturer ville være mere tiltalende og sikrere til udbredt brug.

For at løse disse problemer i både USA og rundt om i verden, Wong og hans samarbejdspartnere, Wang, Birgitt Boschitsch, og Nan Sun, alle alumner inden for maskinteknik, startede et opstartsprojekt.

Med støtte fra Ben Franklin Technology Partners' TechCelerator, National Science Foundation, Energiministeriet, kontoret for søforskning, Rice Business Plan Competition og Y-Combinator, deres firma, pletfri materialer, bringer allerede LESS belægningen på markedet.

"Vores mål er at bringe effektiv teknologi til markedet, så alle kan drage fordel af det, " sagde Wong. "For at maksimere virkningen af ​​vores belægningsteknologi, vi skal have det ud af laboratoriet."

Ser frem til, teamet håber, at spotLESS Materials vil spille en rolle i at opretholde verdens vandressourcer og fortsætte med at udvide rækkevidden af ​​deres teknologi.

"Som forsker i et akademisk miljø, mit mål er at opfinde ting, som alle kan få glæde af, " sagde Wong. "Som Penn Stater, Jeg ser denne kultur blive forstærket gennem iværksætteri, og jeg er spændt på at bidrage."