В суровых условиях пустыни, где каждая капля воды на вес золота, рогатая ящерица Phrynosoma platyrhinos выработала уникальный механизм выживания. В отличие от многих животных, она не может просто зачерпнуть или вылакать воду. Вместо этого ее кожа, покрытая микроскопическими каналами между чешуйками, работает как губка, впитывая влагу из влажной почвы или редких капель дождя за счет капиллярного эффекта. Долгое время оставался загадкой ключевой этап: как рептилия доставляет собранную влагу ко рту? Ответ на этот вопрос нашла международная команда исследователей, и это открытие уже легло в основу новой технологии, пишет Phys.org.
Чтобы разгадать секрет, ученые провели серию экспериментов с 12 ящерицами. На спины рептилий капали воду, а высокоскоростная камера фиксировала их реакцию. Анализ видеозаписи показал удивительную картину: ящерица не пьет в привычном понимании. Она совершает медленное, прерывистое движение челюстями, а затем резко смыкает их.
Именно эта асимметрия — медленное открывание и быстрое закрывание — является ключом. При медленном движении непрерывная пленка воды, втянутая из кожных каналов, не успевает стечь и под действием сил поверхностного натяжения перемещается к уголкам рта. Резкое смыкание челюстей позволяет «проглотить» собранную порцию.
«Медленное открывание минимизирует остаточные потери жидкости, тем самым максимизируя эффективность поглощения воды», — отмечают авторы исследования. Для подтверждения своих выводов ученые создали физическую модель из двух стеклянных пластин на шарнире, имитирующую челюсти. Эксперименты с жидкостью показали, что при скорости движения, аналогичной ящеричной, до 85% воды успешно перемещается в «рот», и лишь 15% остается на стенках.
Перенеся принцип из мира природы в инженерию, специалисты собрали установку из впитывающей губки и механизма, повторяющего движения челюстей ящерицы. Ключевым элементом стала обработка губки материалом Nafion — полимером, способным вытягивать из воды ионы тяжелых металлов. Испытания на искусственной почве превзошли ожидания: система не только успешно добыла воду, но и отфильтровала около 95% опасных примесей, включая свинец и мышьяк.
По мнению исследователей, технология имеет высокий потенциал для применения в засушливых регионах. В планах команды — создание масштабных автоматизированных установок, способных обеспечивать питьевой водой населенные пункты, страдающие от засухи, тем самым трансформируя биологический механизм в жизненно важную инженерную систему.
Ранее палеонтологи показали хорошо сохранившиеся следы древней ящерицы. Подробности — в другом материале Hi-Tech Mail.
Источник: hi-tech.mail.ru