Overfladefugtelighed har ringe effekt på atmosfærisk vandopsamling, men kantstrukturen er afgørende

Vandhøst er en ældgammel teknik til opsamling af atmosfærisk vanddamp. Forskere søger til naturen for at lære om effektiviteten af ​​overflader, der bruges til at opsamle dampen.

Forskere har længe antaget, at vandopsamlingsoverfladers evne til at interagere med vand - deres befugtningsevne - bør være en afgørende faktor for deres ydeevne, men denne seneste forskning på KAUST afslører en overraskelse.

"Om en overflade 'elsker' eller 'hader' vand betyder ikke så meget for dens endelige vandhøstningsydelse, " siger Peng Wang fra KAUST Water Desalination and Reuse Center. Wangs brug af begreberne kærlighed og had afspejler den tekniske skelnen mellem overflader, der er hydrofile (vandelskende) og hydrofobe (vandhadende).

Forskningen på KAUST sigter mod at forbedre effektiviteten af ​​indsamlingsmetoder til vandindsamling – en vigtig drikkevandskilde i områder med lidt nedbør, men høj luftfugtighed – ved at overveje indflydelsen fra forskellige overfladers egenskaber, herunder befugtningsevne og kanteffekt. Wang udførte eksperimentelle og teoretiske undersøgelser af effekten af ​​overfladebefugtning, kantstrukturer og befugtningshysterese arbejder med sin ph.d. studerende Yong Jin og Lianbin Zhang, en tidligere forsker fra hans KAUST laboratorium, som nu er på Huazhong University i Kina.

I stedet for at overfladens befugtningsegenskaber er altafgørende, holdets forskning viste, at variation i kanten af ​​overfladestrukturerne signifikant påvirker dannelsen af ​​vanddråber, og at ru-kantede strukturer, der efterligner nogle, der findes i naturen, er yderst effektive.

"At forsøge at udvikle kunstige overflader som overfladen af ​​en kaktus synes at være en god vej at gå, " siger Wang. Hans tidligere arbejde udforskede også den vandfangende kraft af ørkenbillers eksoskelet.

Vandopsamling kan opnås passivt ved enten at udsætte en overflade for fugtig luft eller aktivt, for eksempel, ved at afkøle overfladen for at fremme vandkondensering - svarende til driften af ​​en husholdningsaffugter. Passiv høst har en lang historie, med suspenderede stoffer, der bruges i flere kulturer til at samle vand fra luften.

"Området med vandhøst er både modent og primitivt på samme tid, " forklarer Wang. "Den er moden på grund af sin gamle oprindelse, men alligevel primitiv på grund af den begrænsede forståelse af effektiviteten af ​​forskellige overflader."

Holdets fremtidige planer på dette felt vil supplere deres relaterede interesse i at bruge solenergi til at fordampe havvand og spildevand for derefter at kondensere renset flydende vand fra den resulterende damp. "Den viden, vi får fra at studere atmosfærisk vandhøst, vil helt sikkert være en hjælp for anden forskning, " siger Wang.