Υλικά

Το αφρικανικό σκαθάρι που απαντά στην έρημο Ναμίμπ (Stenocara eburnea) είναι γνωστό για την ικανότητά του να χρησιμοποιεί τις πτέρυγές του προκειμένου να συλλέγει μόρια υδρατμών από τον ξηρό αέρα της ερήμου και στη συνέχεια να τα κατευθύνει στο στόμα του υπό τη μορφή σταγονιδίων. Δύο καθηγητές στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (ΜΙΤ), εμπνεόμενοι από αυτή τη λειτουργία του σκαθαριού, επινόησαν υλικό το οποίο τη μιμείται αλλά και προχωρά ένα βήμα παραπέρα ―γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε μεγάλη ποικιλία πολυαναμενόμενων προϊόντων για τη διαχείριση και διακίνηση υγρών.

Ο χημικός μηχανικός Robert Cohen και ο ειδικός στην επιστήμη των υλικών Michael Rubner «έσπειραν» σε ένα λεπτό υμένιο πολυμερούς νανοσωματίδια οξειδίου του πυριτίου κατά σειρές, και κάλυψαν την επιφάνεια με μια φθοριωμένη χημική ουσία η οποία απωθεί έντονα το νερό. Στη συνέχεια προσέδεσαν στα νανοσωματίδια όξινα μόρια, δημιουργώντας σειρές κόμβων (σαν τα φώτα στις πλευρές διαδρόμων προσγείωσης-απογείωσης στα αεροδρόμια) οι οποίοι έλκουν ισχυρά το νερό. Τα μόρια των υδρατμών ακολουθούν το εξής δρομολόγιο: σχηματίζουν ρεύματα απορροής μέσω των υδρόφοβων διαδρόμων και συνενώνονται σε σταγονίδια στους υδρόφιλους κόμβους· καθώς τα σταγονίδια αυξάνονται σε μέγεθος, συγχωνεύονται και εκρέουν σε ευθύγραμμα αυλάκια προς την άκρη του υμενίου προκειμένου να συλλεγούν.

Με βάση αυτό το υλικό, είναι εφικτό πλήθος εφαρμογών. Επιχρισμένο καραβόπανο θα μπορούσε να αναρτάται σε ερήμους ώστε να διοχετεύει την υγρασία του αέρα σε κάποιο δοχείο συλλογής ως πόσιμο νερό. Το ίδιο θα μπορούσε να χρησιμοποιείται και για τη συλλογή δρόσου. Θα μπορούσαν επίσης να κατασκευάζονται ενδύματα όλων των τύπων με εξαιρετική αντίσταση στους λεκέδες. «Επαλείψαμε με το εν λόγω πολυμερές μια εργαστηριακή ποδιά, και στη συνέχεια ρίξαμε καυτό καφέ πάνω της· ο καφές κύλησε ολωσδιόλου», λέει ο Rubner.

Ωστόσο θα μπορούσαν να προκύψουν ακόμη πιο εκλεπτυσμένα και περίπλοκα προϊόντα. Οι ερευνητές προσπαθούν να εμφυτεύσουν στα κανάλια απορροής χημικές ενώσεις με τις οποίες θα μπορούσαν να εξουδετερώνονται χημικοί ή βιολογικοί παράγοντες καθώς αυτοί θα εκβάλλονται από στρατιωτικά είδη ιματισμού· ή θα μπορούσαν να θανατώνονται βακτήρια συλλεγόμενα πάνω σε επιφάνειες νοσοκομειακού περιβάλλοντος. Στα σχέδιά τους περιλαμβάνονται επίσης μικρά βιοτσίπ με τα οποία θα είναι εφικτή η πραγματοποίηση γρήγορων ιατρικών ελέγχων μέσα στο γραφείο του γιατρού. «Εξετάζουμε μια συστοιχία χημικών συνθέσεων μέσω των οποίων θα καταστούν δυνατές η ανίχνευση DNA ή ιών και η έρευνα για πολλές ασθένειες συγχρόνως», εξηγεί ο Rubner.

Θα μπορούσαν επίσης να κατασκευαστούν και βελτιωμένες επιστρώσεις που δεν θα θολώνουν: Τα προστατευτικά γυαλιά, τα παρμπρίζ, ακόμη και τα χειρουργικά ενδοσκόπια θολώνουν όταν δεν συμβεί συνένωση και απορροή των μικροσκοπικών σταγονιδίων από υδρατμούς. «Αφήστε που έχω επικοινωνήσει με κάποιον που είναι μανιώδης με τη χρωματοσφαίριση (paintball), ο οποίος μου ζητά μια μάσκα ασφαλείας που δεν θα θολώνει λόγω της έντονης αναπνοής κατά τη διάρκεια του παιχνιδιού», λέει ο Rubner.

Αμέτρητες, πάντως, είναι οι προκλήσεις που υποδεικνύουν το πώς και το πού θα καταλήξει ένα εργαστηριακό υλικό από την άποψη των πρακτικών εφαρμογών. Στο μικροσκόπιο, η υδρόφοβη περιοχή μοιάζει με οροσειρά από πολλές κορυφές σε στενή απόσταση η μία από την άλλη, οι οποίες καλύπτονται από τη φθοριωμένη χημική ένωση. Τα απωθούμενα μόρια των υδρατμών κυλούν διαμέσου των κορυφών υποστηριζόμενα από τον αέρα των κοιλάδων. «Επιφάνειες σαν αυτή, φορτωμένες με αέρα, δεν είναι ιδιαίτερα ισχυρές», επισημαίνει ο Rubner, και θα μπορούσαν να «σβηστούν» αν υποστούν καθαρισμό με τριβή. Προσπαθεί μαζί με τον Cohen, λοιπόν, να συνθέσουν κορυφές από νανοσωματίδια υάλου τα οποία θα είναι πιο ανθεκτικά στη χρήση. Ο σχεδιασμός επιφανειών που θα μπορούν να καθαρίζονται αποτελεί ένα άλλο ζήτημα: Αν μέσα στις κοιλάδες συγκεντρώνονται βρομιά ή επικίνδυνοι παράγοντες, τότε με τη χρήση στιλβωτικών μέσων καθαρισμού το επίχρισμα θα μπορούσε να φύγει· όσο για τη χρήση υγρών καθαριστικών, αυτά αντί να ξεπλύνουν την όποια ακαθαρσία απλώς θα κυλούσαν, μιας και δεν θα συγκρατούνταν. «Στον πραγματικό κόσμο», παραδέχεται ο Rubner, «πάνω στις επιφάνειες αυτές θα πέφτουν κάθε είδους ουσίες και υλικά».

Επιστημονικά Νέα - Ιανουάριος, 2007