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Esclusa de escarabajo
Siguiendo las señales de un pequeño escarabajo del desierto, los investigadores del MIT han creado una superficie que puede recolectar gotas de agua del aire. Con un mayor desarrollo, podría usarse para recolectar agua potable en desiertos o cantidades microscópicas directas de líquido en reacciones químicas, dicen los investigadores.
La espalda llena de baches de Stenocara convierte la niebla en agua. (Crédito: Andrew Parker)
Los científicos han admirado durante mucho tiempo Stenocara medio de supervivencia del escarabajo en el desierto de Namib en África, uno de los lugares más secos del mundo. El agua llega a la zona solo un puñado de veces al mes, en una fina niebla marina que sopla sobre el desierto. Para aprovechar esta oportunidad, el escarabajo se pone de cabeza, dice Andrew Parker, zoólogo de la Universidad de Oxford. En las mañanas brumosas, el escarabajo se posa en una duna de arena, baja la cabeza e inclina la espalda hacia el viento.
La espalda del escarabajo está cubierta de protuberancias de aproximadamente medio milímetro de diámetro. Como descubrieron Parker y sus colegas en 2001, las protuberancias están hechas de un material que atrae el agua, mientras que los canales cerosos entre ellos la repelen. Cuando las gotas de agua pasan, se adhieren a las protuberancias; eventualmente se fusionan en gotas más grandes que se desprenden y ruedan por la espalda del escarabajo hasta su boca.
Inspirado por la descripción de Parker en la edición del 1 de noviembre de 2001 de Naturaleza , El profesor de ingeniería química del MIT, Robert Cohen, y el profesor de ciencia de los materiales, Michael Rubner, desarrollaron una superficie que imita la espalda del escarabajo. Está construido en capas sobre un portaobjetos de vidrio. La primera capa es un polímero que hace que la superficie sea porosa; los investigadores rocían eso con nanopartículas de sílice. Luego, cubren todo el portaobjetos con un químico fluorado, haciéndolo repelente al agua. Finalmente, para reproducir las protuberancias del escarabajo, gotean sobre moléculas de ácido que atraen el agua, que se adhieren a las nanopartículas y se adhieren a la superficie. El resultado son manchas que atraen el agua en una superficie altamente repelente al agua. La nueva superficie recolecta agua de manera más efectiva que el caparazón del escarabajo, dice Cohen. Él y Rubner describen su trabajo en junio de 2006 Nano letras .
Los investigadores ahora están aplicando la superficie a materiales flexibles. Creen que las velas de tela estampadas, si se cuelgan de casas o postes en regiones extremadamente áridas como el Namib, podrían acumular nieblas demasiado finas para ser capturadas hoy. En las regiones húmedas, estas velas también podrían recolectar agua de manera más eficiente que las redes de niebla que se usan ahora. Pero la durabilidad sigue siendo un problema; la superficie se desprende del paño con el tiempo.
Una empresa británica llamada QinetiQ, uno de cuyos científicos fue coautor de Parker's Naturaleza papel, ya fabrica un material similar, que está probando en dispositivos que atrapan y ahorran agua en unidades de aire acondicionado a base de agua.
La pregunta para los investigadores del MIT y QinetiQ, dice Parker, es si el revestimiento irregular se puede fabricar a gran escala a bajo costo. Cohen cree que se puede lograr empleando chorros de tinta para imprimir las manchas de ácido. Si hubiera un impulsor para hacerlo, me imagino que el proceso podría ampliarse de manera adecuada, dice.
Añade que el material podría tener usos que no requerirían una fabricación a gran escala. Las diapositivas impresas con prácticamente cualquier patrón podrían cortarse en trozos pequeños y usarse para construir microsensores, dice. O se podrían usar portaobjetos diseñados para contener y luego mezclar pequeñas gotas de productos químicos para llevar a cabo reacciones a microescala.
El trabajo de Cohen y Rubner está siendo financiado por la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de EE. UU., Que espera desarrollar un recubrimiento biocida y autolimpiante para equipos militares. Stenocara -Se podría utilizar tecnología inspirada en la tecnología para recolectar y eliminar los contaminantes biológicos desactivados.