Исследователи из Университета Южной Калифорнии разработали необыкновенное устройство, способное эффективно очищать воды океана после нефтяных разливов. Команда калифорнийских учёных использовала 3D-печать для воссоздания состава микроструктуры плавающих листьев водного папоротника.

Salvinia molesta - это тип водного папоротника, родиной которого является Бразилия. Такой папоротник известен своей способностью превосходно держаться на воде. Листья растения состоят из уникальных выступов, которые исследователи сравнивают с формами яичной скорлупы. По мнению учёных, подобная структура наделяет листья папоротника «супергидрофобными» свойствами, другими словами, они способны эффективно отталкивать воду.

«Я думаю, что поверхность растения является супергидрофобной потому, что папоротник буквально «живёт» на воде и нуждается в воздухе для выживания», - объяснил Ян Ян, докторантный исследователь, работающий над проектом очищения океана с доцентом Ен Ченом. - «В процессе эволюции растение обрело вышеуказанное свойство, что позволило ему произрастать на нашей планете и по сей день».

Именно такая гидрофобная структура привлекла внимание исследователей из Университета Южной Калифорнии. Учёные решили, что воссоздание этой структуры поможет им разработать материалы, обладающие способностью отделять нефть от воды. Новое открытие может оказать серьезное влияние на способы ликвидации последствий техногенных катастроф, таких как разливы нефти.

Чтобы воссоздать сложную микроструктуру листьев папоротника, специалисты воспользовались помощью аддитивных технологий. Удивительно, но команда смогла напечатать на 3D-принтере уникальную структуру листьев salvinia molesta в том же масштабе, который представлен и в природе.

Учёные обратились к высокоточному и продвинутому процессу, известному как 3D-печать с погруженным поверхностным накоплением. Наделив 3D-печатный материал способностью как отталкивать воду, так и абсорбировать масло, исследователи представили удивительный инновационный процесс очистки водоемов, пострадавших от разливов нефти.

«Мы постарались создать одну функциональную текстуру, которая могла бы отделять масло от воды», - добавил Чэнь. - «3D-печать позволила нам изменить поверхность материалов и придать ей необходимые свойства».

Команда калифорнийских учёных успешно завершила создание прототипа поглощающего нефть материала. Технология отделения масла от воды может обеспечить гораздо более простой и энергоэффективный подход к существующим методам очистки, нуждающимся в наличии электрического поля или механического приложенного давления для обеззараживания воды.

Исследователи сообщили, что 3D-печатная структура, имитирующая лист водного папоротника, способна «манипулировать микрокаплями», что позволяет эффективно использовать её в медицинских целях. Например, роботизированный захват, изготовленный из нового гидрообного материала, может наносить микрокапельки крови на различные химические смеси для повышения эффективности анализов крови.

Инновационное исследование, посвящённое новой технологии очистки водоёмов с помощью аддитивных технологий, было недавно опубликовано в журнале Advanced Materials.

Источник