Hvilke smarte hazmatdragter og Sonora kaktusskind har tilfælles

Da Konrad Rykaczewski flyttede til Arizona Sonora -ørkenregionen for seks år siden tog han en vandflaske og sprøjtede planterne i hans forhave, ikke at vande dem, men for at se, hvordan de interagerede med vanddråber.

"Det var første gang, jeg boede i en ørken, og jeg var fascineret af flora og fauna, "Sagde Rykaczewski, professor i teknik ved Arizona State University i Tempe, Arizona. "Det, jeg lagde mærke til ved figenkaktus, er, at de nye puder er superhydrofobe, men dem, der er en sæson ældre lige under dem, er superhydrofile. Jeg spekulerede på hvorfor. "

Rykaczewski begyndte at se på ørkendyr, herunder klapperslanger, der ændrer form for at drikke vand fra deres hud. Motiveret af hans observationer i forgården, Rykaczewski rekrutterede studerende og begyndte med en frøbevilling fra ASU's Biomimicry Center at eksperimentere i laboratoriet for at karakterisere kaktusernes mikroskopiske 3-D epidermale struktur på tørre og våde tidspunkter af året. Rykaczewski anvender lektionerne i befugtning - studiet af hvordan dråber interagerer med faste stoffer - på konstruktionsoverflader til industrielle applikationer.

Kenneth (Chad) Manning, en doktorand på projektet, der ledede det eksperimentelle arbejde, vil præsentere teamets opdagelser fra denne Sonoran -vådbarhedsforskning på American Physical Society's Division of Fluid Dynamics 71st Annual Meeting, som finder sted 18.-20. november i Georgia World Congress Center i Atlanta, Georgien.

De opdagede, at mens nye kaktuspuder (cladodes) har en kontinuerlig voksagtig, hydrofob overflade, ældre er dækket med et netværk af mikrosprækker ", der går ned gennem voksen til cellevæggen, "som er hydrofil, forklarede Manning.

Ved hjælp af højhastighedsvideo, forskerne dokumenterede, at vanddråber hopper af unge, voksagtige puder, men med ældre puder får mikrosprækkerne, der udsætter den indre hydrofile overflade, vanddråber til at ramme og stikke. "Huden fungerer som en smart membran, "sagde Manning." Da kaktusser tørrer ud lukker revnerne, hjælper med at bevare vand. "

Resultaterne informerer nu Mannings forskning om at udvikle et smart materiale til hazmatdragter. Materialets porer lukker i nærvær af farlige kemikalier, men vil ellers forblive åbne, hvilket muliggør damp- og varmeoverførsel fra hazmat -dragten, en faktor, der i øjeblikket begrænser deres anvendelse.

Det er et smart-skin-trick, som figenkaktuserne allerede har finesseret. "Det er den samme form for ændring i overflademorfologien, "Sagde Manning.