Во время редких дождей в пустыне, кактусы не теряют время, сохраняя драгоценные осадки от гроз. Вдохновленные этим природным явлением, ученые разработали материал, который имитирует способность корней кактуса быстро поглощать и удерживать огромное количество воды с минимальным испарением при этом. Они говорят, что этот уникальный материал может привести к новым и улучшенным косметическим средствам, медицинским устройствам и другим повседневным продуктам.
Ученые сообщают об этом в исследовании, которое появилось в журнале ACS Macro Letters
Как и всем живым существам, кактусам нужна вода, чтобы выжить. Тем не менее они процветают в некоторых из самых сухих мест в мире. Ключом является неглубокая, но обширная корневая система растения, которая быстро впитывает осадки, которые редко проникают более чем на несколько дюймов в почву. Во время засух корни обезвоживаются и усаживаются, создавая воздушные зазоры, которые препятствуют тому, чтобы вода выходила обратно в почву.
Заинтригованный этими чертами, ученые Санг Джоун Ли, Хечжон Ким и Юньхо Ким хотели создать прочный материал длительного пользования, который мог бы эффективно поглощать и хранить воду, не изменяя других физических свойств.
Не претерпевая сложного химического синтеза или модификации поверхности, CRIM проявлял эффективную водопоглощающую способность и способность удерживать воду с высокой структурной стабильностью. Фото: American Chemical Society
Исследовательская группа стремилась воспроизвести ключевые особенности корневой системы кактусов. Чтобы имитировать корень кактуса и его внешнее покрытие, они изготовили материал, состоящий из целлюлозных волокон, агарозного криогеля и микрочастиц. Затем они сделали гель цилиндрической формы и высушили вымораживанием, чтобы сформировать структуру, которая имитирует слоистый состав эпидермиса корня кактуса. Лабораторные тесты показывают, что полученный в результате материал, инспирированный корнями кактуса (cactus-root-inspired material (CRIM)), способен поглощать воду почти в 930 раз быстрее, чем он теряет через испарение.
Исследователи говорят, что смесь целлюлозных волокон, микрочастиц и криогеля может регулироваться для особых нужд. Например, добавление водоотталкивающих микрочастиц в эту систему может привести к производству инспирированных корнями кактуса материалов, пригодных для разделения нефти и других технологических процессов на основе нефти. Они заключают, что такие материалы могут в конечном итоге иметь множество приложений в сельском хозяйстве, косметике и медицине.
Источник: phys.org
