乾燥地の生物は、霧や露から水を集める構造を持つことがあります。2024年の npj Clean Water 研究は、細長いwire形状とheterogeneous wettabilityを組み合わせ、fog harvestingのcaptureとdrainageを同時に改善しました。
bushman grassの細長い形＋beetle-like wettability
研究者らはAl wire上にsuperhydrophilic（SHL）、superhydrophobic（SHB）、oil-infused superhydrophobic（SHBO）領域をpattern化しました。
形状はbushman grassのslender geometry、濡れ性patternはNamib Desert beetleなどのbiomimetic fog-harvesting研究を発想源としています。
SHL-SHBO-SHL patternで42%
最も高いfog collection efficiencyを示したのはSHL-SHBO-SHL配置で42%、untreated bare surfaceは34%でした。
ここで42%は「bareより42%改善」ではなく、研究で定義したcollection efficiencyそのものです。単純な相対改善に直すと約24%です。
SHL→SHBO boundaryはdroplet captureを助け、SHBO→SHL boundaryはdrainageを助けるなど、interfaceごとに役割が異なりました。
捕まえるだけでなく、排水し続けることが重要
fog harvesterは表面に水滴を捕まえるだけでは性能が上がりません。水滴が成長した後に素早く移動・排出され、次の霧滴を捕まえる面積を空ける必要があります。
この研究の価値は、hydrophilic/hydrophobic area ratioとboundary directionを設計parameterとして整理した点です。
水資源問題の完成品ではなくsurface-engineering prototype
実験はcontrolled fog environmentでのmaterial/surface testです。屋外での日射、dust、salt、biofouling、長期wear、water quality、m²あたりcostを含む実用システム評価は別途必要です。
生物模倣を「見た目のコピー」ではなく、captureとtransportを分離してengineeringへ移した研究として面白い成果です。
関連するテーマとして、インドボダイジュの葉先を点滴灌漑へ――BLAM emitterはなぜ小さな水滴を速く落とせるのかもあわせて読むと背景がつながります。
関連するテーマとして、ナミブ砂漠の霧捕集草が作る「Fog-Plant-Oasis」――地上food webを支える炭素源もあわせて読むと背景がつながります。
関連するテーマとして、湿気を吸って蒸発させながら発電するMac-fabric――0.144 W/m²、tentでスマホ給電までもあわせて読むと背景がつながります。
参考文献
- Yang D, Ramu AG, Choi D. Multifunctional integrated pattern for enhancing fog harvesting water unidirectional transport in a heterogeneous pattern. npj Clean Water. 2024;7:20. https://doi.org/10.1038/s41545-024-00317-6
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