目前,全球淡水资源呈现普遍紧缺的状态。根据联合国相关部门的调查,全球淡水资源仅占总水资源的2.53%。考虑到南北极冰山的积雪,以及极难开发的深层地下水,可供人类维持生命的淡水仅占总淡水资源的0.4%。然而,随着工业化和城市化进程的加快,这部分可利用的水资源仍然有近80%受到了不同程度的污染。
解决水资源短缺的方法有许多,大致可以分为“开源”和“节流”两种思路。在平常,“节流”的方法我们比较容易见到,比如循环用水、使用节水马桶、精准灌溉等,但是在“开源”方面,一直没有太大的进展。不过近些年来,材料科学家们开始尝试使用一种仿生方法来“收集”水。这种方法非常巧妙地模拟了纳米布沙漠甲虫的生存策略,可以为干旱地区的人们提供用水新思路。
纳米布甲虫的名字来自非洲的纳米布沙漠,纳米布在当地语言中是“广袤的干燥平地”的意思。通常,沙漠中的生物都有自己独特的生存技能,比如仙人掌就会通过肥大的颈部在有雨水的时候储存水分,同时又将自己的叶子进化为刺,来降低水分的散失。不过纳米布甲虫可不一样,它通过自己甲壳上的特殊纳米结构来收集捕捉空气中的水蒸气,这样就能够在表面形成露水,供自己饮用、生存。而这个原理也非常简单:我们可以把甲壳虫的弧形背部想象成一座山,当湿润的水蒸气在遇到甲虫背部结构时,就如同云彩遇到了层峦叠嶂的山峰。当足够多的水蒸气聚集在甲壳表面的时候,就会因为湿度足够大而变成露水。这就好像云彩在山间形成雨一样。之后,这些露水会顺着甲壳上的纹理流到甲壳虫的头部供其饮用。也就如同雨水汇入小溪,最后流到湖泊里面。
现在一个被称为“露水银行”的节水项目已经开始在干旱地区试运行起来。这个项目设计了一个模仿纳米布甲虫收集露水的器件。干旱地区的人们可以在晚上睡觉前把这个器件放在户外,第二天早上起床的时候就可以收集到能够饮用的露水,可以说既环保又方便。
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