Vattenskörd är en urgammal teknik för att samla upp atmosfärisk vattenånga. Forskare söker sig till naturen för att lära sig om effektiviteten hos ytor som används för att samla upp ångan.

Forskare har länge antagit att kapaciteten hos vattenupptagningsytor att interagera med vatten - deras vätbarhet - borde vara en avgörande faktor för deras prestanda, men denna senaste forskning vid KAUST avslöjar en överraskning.

"Om en yta "älskar" eller "hatar" vatten spelar inte så stor roll för dess slutliga vattenupptagningsprestanda, " säger Peng Wang från KAUST Water Desalination and Reuse Center. Wangs användning av termerna kärlek och hat speglar den tekniska skillnaden mellan ytor som är hydrofila (vattenälskande) och hydrofoba (vattenhatande).

Forskningen vid KAUST syftar till att förbättra effektiviteten hos insamlingsmetoder för vattenupptagning – en viktig källa till dricksvatten i regioner med lite nederbörd men hög luftfuktighet – genom att ta hänsyn till inverkan av egenskaper hos olika ytor, inklusive vätbarhet och kanteffekt. Wang utförde experimentella och teoretiska studier om effekten av ytvätbarhet, kantstrukturer och vätbarhetshysteres som arbetar med sin Ph.D. student Yong Jin och Lianbin Zhang, en före detta forskare från hans KAUST-labb, som nu är vid Huazhong University i Kina.

Istället för att ytans vätbarhetsegenskaper är avgörande, teamets forskning visade att variation i ytstrukturernas kant avsevärt påverkar bildandet av vattendroppar, och att strukturer med grova kanter som efterliknar vissa som finns i naturen är mycket effektiva.

"Att försöka utveckla konstgjorda ytor som ytan på en kaktus verkar vara en bra väg att gå, " säger Wang. Hans tidigare arbete utforskade också vattenfångande kraften hos exoskelettet av ökenbaggar.

Vattenuppsamling kan uppnås passivt genom att antingen utsätta en yta för fuktig luft eller aktivt, till exempel, genom att kyla ytan för att uppmuntra vattenkondensering – liknande driften av en hushållsavfuktare. Passiv skörd har en lång historia, med suspenderade tyger som används i flera kulturer för att samla vatten från luften.

"Fältet för vattenskörd är både moget och primitivt på samma gång, " förklarar Wang. "Den är mogen på grund av sitt gamla ursprung men ändå primitiv på grund av den begränsade förståelsen för effektiviteten hos olika ytor."

Teamets framtida planer på detta område kommer att komplettera deras relaterade intresse av att använda solenergi för att förånga havsvatten och avloppsvatten för att sedan kondensera renat flytande vatten från den resulterande ångan. "Kunskapen vi får från att studera atmosfärisk vattenskörd kommer definitivt att vara till hjälp för annan forskning, säger Wang.