Genom att lära sig hur vatten samlas in av levande organismer, inklusive risblad och krukväxter, forskare vid University of Texas i Dallas skapade och testade en kombination av material som kan göra samma sak, men snabbare.

Skal av vissa ökenboende skalbaggar kan fånga och rikta vattendroppar, liksom texturer på risblad och krukväxter. Med den naturliga planen, forskare vid UT Dallas, i samarbete med Penn State University, konstruerade en yta och infunderade den med ett flytande smörjmedel som är hydrofilt - det drar till sig vatten. De kunde "fånga" vattendroppar från dimma och luftånga, och snabbt leda dem in i behållare via smorda mikrospår.

Deras resultat visas online den 30 mars i tidningen Vetenskapliga framsteg .

"Befintliga processer för att skapa färskvatten, som avsaltning, lita på övergången från ånga till vatten, "sa Dr Simon Dai, biträdande professor i maskinteknik vid Erik Jonssons högskola för teknik och datavetenskap. "Vi ville skapa en yta som både kan fånga upp och rikta vattendroppar effektivt."

Om en yta fångar en vattendroppe för hårt, den kan inte röra sig tillräckligt snabbt för att fånga med en effektiv hastighet, Sa Dai. Tänk på hur vatten passerar genom ett glasfönster. Droppen sitter fast ordentligt och tar lång tid att ta sig till botten av glaset. Denna tidskrävande process innebär att lite vatten kan gå förlorat på grund av avdunstning innan det någonsin kan fångas upp.

För att utforma ett lämpligt material, Dai och hans medarbetare var tvungna att uppfylla några olika kriterier, inklusive att skapa en yta som gjorde att smörjmedlet kunde hållas enhetligt. Dessutom, ytkemin måste vara gynnsammare för smörjmedlet än för vattnet att blöta fasta strukturer, och smörjmedlet och vattnet kunde inte blandas ihop.

Forskarnas "hydrofila, riktade hala grova ytor, "eller SRS, kombinerade också de bästa vattenskördande designelementen av flera naturliga ämnen. Tar en fingervisning från ökenbaggen, de ville ha en yta som kunde fånga små vattendroppar och kombinera dem för att göra stora droppar. De parade detta attribut med den hala funktionen hos krukväxter.

"Vi fann genom simuleringar att molekyler som lockar vatten - eller hydroxifunktionella grupper - är de mest effektiva för att fånga vattendroppar. Det är därför vi använde hydrofilt smörjmedel, "säger Dr Steven Nielsen, docent vid Institutionen för kemi och biokemi vid UT Dallas, och en studieförfattare.

"Vi infunderade våra riktade grova ytor med hydrofilt flytande smörjmedel som är molekylärt rörligt, så det kan hjälpa det uppsamlade vattnet att smälta samman till större droppar, "Sa Dai." Dessutom, materialet är skalbart. Till skillnad från de skalbaggeinspirerade ytorna där droppbildning bara sker i specifika områden, vi kan skapa små eller stora ytor, alla med förmågan att fånga och flytta vatten snabbt överallt på ytan. "

En annan viktig komponent i SRS är att den kan optimeras och justeras för att passa specifika applikationer. Dessa passar in i ett brett spektrum av branscher, inklusive luftkonditionering, kraftproduktion, avsaltning och skörd av vatten i torra områden.

"Vi hoppas att dessa ytor kan skalas upp eller ner beroende på behov, "Sade Dai. "Nästa steg skulle inkludera att förbättra vattenupptagningsförmågan vid lägre luftfuktighetsintervall."

Forskarna har lämnat patent på tekniken.