Ученые сумели имитировать в искусственном полимерном материале строение паутины, способной собирать на себе значительные количества конденсированной воды после утреннего тумана, что, по мнению авторов, может быть использовано для получения воды в случае отсутствия ее традиционных источников, сообщается в статье исследователей, опубликованной в сегодняшнем выпуске журнала Nature.
В своей работе группа китайских ученых под руководством Лэй Цзяна (Lei Jiang) из Пекинской национальной лаборатории молекулярных наук изучила строение волокон паутины, позволяющее ей собирать на себе крупные капли воды.
"Это необычное и очень интересное свойство волокон паутины. Человеческий волос на это не способен", – прокомментировал свое исследование Цзян, слова которого приводит интернет-издание Nature News.
Обычно паутина держится на двух главных нитях, которые и поддерживают всю систему концентрических колец, сотканных из случайным образом переплетенных волокон нанометровой толщины. Когда на кольцах паутины начинает конденсироваться вода, волокна в нитях сжимаются и образуют плотно упакованные узлы, имеющие форму двух конусов, состыкованных своими основаниями. Эти конусообразные узлы разделены между собой тонкими перемычками, в которых нановолокна паутины упакованы параллельно друг другу.
Конденсирующаяся вода, согласно наблюдениям ученых, перемещается по таким перемычкам с гладкой поверхностью к ближайшему узлу, где сливается с другими капельками воды, удерживаемыми его шероховатой поверхностью.
Кроме того, капли конденсированной воды движутся к центру узлов еще и капиллярными силами, которые создаются поверхностным натяжением воды и направляют капельки жидкости к искривленному участку конического узла, где его кривизна минимальна.
Изучив такой механизм работы паутины по сбору утренней росы в крупные капли воды, ученые сумели сделать собственный материал, имитирующий эти функции паутины. Нейлоновый аналог, созданный учеными, после выдержки в растворе полимеров и высыхания, также формирует систему плотно упакованных узлов. Авторы работы надеются, что их разработка найдет применение в новых материалах, с помощью которых можно добывать воду из воздуха, содержащего водяные пары.
Главные темы