Cuando Konrad Rykaczewski se mudó a la región del desierto de Sonora en Arizona hace seis años, tomó una botella de agua y roció las plantas en su patio delantero. no regarlas, sino para ver cómo interactuaban con las gotas de agua.

"Era la primera vez que vivía en un desierto, y me fascinó la flora y la fauna, "Rykaczewski dijo, profesor de ingeniería en la Universidad Estatal de Arizona en Tempe, Arizona. "Lo que noté sobre los cactus de higo chumbo es que las nuevas almohadillas son superhidrofóbicas, pero los que tienen una temporada más antiguos que están justo debajo de ellos son superhidrófilos. Me preguntaba por qué ".

Rykaczewski comenzó a mirar a los animales del desierto, incluidas las serpientes de cascabel que cambian de forma para beber agua de su piel. Motivado por sus observaciones en el jardín delantero, Rykaczewski reclutó estudiantes y, con una subvención inicial del Centro de Biomimetismo de ASU, comenzó a experimentar en el laboratorio para caracterizar la estructura epidérmica tridimensional microscópica de los cactus en las épocas del año secas y húmedas. Rykaczewski aplica las lecciones de humectabilidad, el estudio de cómo las gotas interactúan con los sólidos, a superficies de ingeniería para aplicaciones industriales.

Kenneth (Chad) Manning, un estudiante de doctorado en el proyecto que dirigió el trabajo experimental, presentará los descubrimientos del equipo de esta investigación de humectabilidad de Sonora en la 71ª Reunión Anual de la División de Dinámica de Fluidos de la Sociedad Estadounidense de Física, que tendrá lugar del 18 al 20 de noviembre en el Georgia World Congress Center en Atlanta, Georgia.

Descubrieron que, si bien las nuevas almohadillas de cactus (cladodios) tienen una cera continua, superficie hidrofóbica, los más antiguos están cubiertos con una red de microgrietas "que atraviesan la cera hasta la pared celular, "que es hidrofílico, explicó Manning.

Usando video de alta velocidad, los investigadores documentaron que las gotas de agua rebotan en los jóvenes, almohadillas cerosas, pero con las almohadillas más antiguas, las microfisuras que exponen la superficie hidrófila interna hacen que las gotas de agua golpeen y se peguen. "La piel actúa como una membrana inteligente, "dijo Manning." A medida que los cactus se secan, las grietas se cierran, ayudando a conservar el agua ".

Los resultados ahora están informando la investigación de Manning para desarrollar un material inteligente para trajes de materiales peligrosos. Los poros del material se cerrarán en presencia de productos químicos peligrosos, pero de lo contrario permanecerán abiertos permitiendo la transferencia de vapor y calor fuera del traje de materiales peligrosos. factor que actualmente limita su uso.

Es un truco de piel inteligente que los cactus de tuna ya han perfeccionado. "Es el mismo tipo de cambio en la morfología de la superficie, "Dijo Manning.