沙漠中的仙人掌。
在極端條件下，人類為了生存可以吃得很簡陋，但是卻不能沒有潔凈的水源。在諸如沙漠等水資源匱乏的地方，如果要向人們供水，需要高超的工程灌溉技術(shù)，但是這些技術(shù)既繁瑣又昂貴。美國俄亥俄州立大學(xué)（Ohio State University）機(jī)械工程杰出教授巴拉特·布尚（Bharat Bhushan）一直致力于在自然界中尋求解決社會問題的靈感與方案。
據(jù)英國皇家學(xué)會旗下的《哲學(xué)匯刊》（Philosophical Transactions of the Royal Society）12月24日刊發(fā)的一篇研究論文稱，布尚教授帶領(lǐng)該校博士生德夫·古萊拉（Dev Gurera）和研究員Dong Song將目光瞄準(zhǔn)了在沙漠中水源有限的條件下仍能頑強(qiáng)生存的動(dòng)植物——仙人掌、甲蟲和沙漠牧草，以期解決沙漠里的水源問題。這些生物的共同點(diǎn)是，都能收集吸收夜間霧氣中凝結(jié)的水：先從空氣中收集水滴，再經(jīng)過過濾傳輸?shù)街参锔炕蛐钏刂?，從而為自身的生存提供足夠的水合作用?/p>
對于甲蟲而言，其背上不含蠟的防水凸起物聚集的小水珠能夠通過凸起物之間的平整表面滑入甲蟲的口中；沙漠牧草在葉片頂端收集水分，然后通過葉片上的通道將水分輸送到根部；仙人掌在利用其刺尖收集水分后，引導(dǎo)水滴沿著圓錐形的刺滴到植物的底部。
布尚的團(tuán)隊(duì)分別研究了這三種生物，并意識到他們可以建立一個(gè)類似的、但是規(guī)模更大的系統(tǒng)，讓人類能夠從夜間霧氣或冷凝過程中抽取水分。他們研究了不同物體表面收集水分的可能方式，并試圖找出哪些表面是最有效的。他們利用3d打印機(jī)打造出具有凸起物和倒刺的表面，然后使用商用加濕器營造出一個(gè)密閉的有霧環(huán)境，看看哪個(gè)系統(tǒng)收集的水分最多。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，圓錐形的物體要比圓柱形的物體能夠聚集更多的水分，有凹槽的表面比沒有凹槽的表面讓水分流動(dòng)的更快，以及親水表面——那些允許水聚集而不是吸收水分的表面——能夠聚集最多的水分。另外，研究小組還對一個(gè)多錐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)水滴能夠在相距1～2毫米的錐間凝聚時(shí)，能夠積聚更多的水分。
到目前為止，這項(xiàng)研究還僅限于實(shí)驗(yàn)室，但布尚預(yù)見其規(guī)模的擴(kuò)大勢在必然，最終讓人類能夠在沙漠中建造能夠從霧氣或冷凝過程中收集水分的建筑。他設(shè)想，所獲得的水分可以補(bǔ)充公共系統(tǒng)或水井的供水量，具體方式可以是逐戶供應(yīng)，也可以是為一整個(gè)社區(qū)供水。
布尚評價(jià)道：“水源供應(yīng)是一個(gè)極其重要的問題，特別是對世界上最干旱地區(qū)的人們來說。通過仿生學(xué)技術(shù)，我們可以幫助迎接并成功解決這一挑戰(zhàn)，實(shí)現(xiàn)向世界各地的人民以盡可能高效的方式提供清潔水源?！?/p>
編譯：Jonathan 審稿：三水 責(zé)編：張夢
期刊來源：英國皇家學(xué)會旗下的《哲學(xué)匯刊》
原文鏈接：https://phys.org/news/2018-12-air-life.html
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