Что общего между умными костюмами hazmat и скинами кактуса Sonora. Когда шесть лет назад Конрад Рыкачевский переехал в пустынную зону Соноры в Аризоне, он взял бутылку с водой и опрыскивал растения на своем переднем дворе, чтобы не поливать их, а посмотреть, как они взаимодействуют с каплями воды.

На фото: Фотография колючей груши, сделанная в переднем дворе в Аризоне вместе с оптическим профилометричным изображением, показывающим трещины в эпидермисе. Фото: Конрад Рыкачевский.

«Это был первый раз, когда я жил в пустыне, и я был очарован флорой и фауной», — сказал Рыкачевский, профессор инженерного дела в университете штата Аризона в Темпе, штат Аризона. «Что я заметил в кактусах из опунции, так это в том, что новые подушечки супергидрофобные, а те, что на сезон ниже, супергидрофильные. Я задавался вопросом, почему».

Рыкачевский начал смотреть на пустынных животных, в том числе гремучих змей, которые меняют форму, чтобы пить воду из их кожи. Вдохновленный своими наблюдениями на переднем дворе, Рыкачевский набрал студентов и, получив грант от Центра биомимикрии АГУ, начал экспериментировать в лаборатории, чтобы охарактеризовать микроскопическую трехмерную структуру эпидермиса кактусов в сухое и влажное время года. Rykaczewski применяет уроки в смачиваемости — изучение того, как капли взаимодействуют с твердыми веществами — для инженерных поверхностей для промышленного применения.

Кеннет (Чад) Мэннинг, докторант проекта, который руководил экспериментальной работой, представит открытия команды в ходе этого исследования влажности Сонора на 71-й ежегодной встрече Отдела гидродинамики Американского физического общества, которая состоится 18-20 ноября. в Центре конгрессов Джорджии в Атланте, штат Джорджия.

Они обнаружили, что в то время как новые подушечки кактуса (кладоиды) имеют сплошную воскообразную, гидрофобную поверхность, более старые покрыты сетью микротрещин, «которые проходят сквозь весь воск до клеточной стенки», что является гидрофильным, пояснил Мэннинг.

Используя высокоскоростное видео, исследователи зафиксировали, что капли воды отскакивают от молодых, восковых подушечек, но на старых подушках микротрещины, обнажающие внутреннюю гидрофильную поверхность, вызывают попадание и прилипание капель воды. «Кожа действует как умная мембрана», — сказал Мэннинг. «Как кактусы высыхают, трещины закрываются, помогая сохранить воду».

Результаты теперь сообщают исследованию Мэннинга, чтобы разработать умный материал для костюмов Hazmat. Поры материала закроются в присутствии опасных химикатов, но в противном случае останутся открытыми, что позволит передавать пар и тепло из костюма hazmat, что в настоящее время ограничивает их использование.

Это хитроумный трюк с кактусами из опунции. «Это то же самое изменение в морфологии поверхности», сказал Мэннинг.

По материалам phys.org