Tekućine obično teku u istom smjeru, krećući se istim putem najmanjeg otpora. Nova studija, objavljena u časopisu Science, pokazuje da to nije uvijek slučaj. Istraživači su stvorili novi, šiljasti materijal i kada se voda nanese na njegovu površinu, voda teče u jednom smjeru. Etanol, međutim, teče u suprotnom smjeru.

Istraživače je zaintrigiralo zabravljeno i spiralizirano lišće biljke araukarije, poznate kao stablo slagalice majmuna, pa su odlučili istražiti njezina svojstva samo iz radoznalosti. "Donijeli smo uzorak lišća u laboratorij iz parka i primijetili da etanol i voda teku u različitim smjerovima", rekao je Zuankai Wang, inženjer strojarstva na City University of Hong Kong i jedan od autora rada. "Ispitivali smo njegovu strukturu jer listovi imaju jedinstvenu vrstu zakrivljenosti i mislili smo da to mora imati neke veze s tim."

Wang i njegovi kolege upotrijebili su 3D printer kako bi reproducirali trodimenzionalni materijal koji nalikuje geometriji grana i listova prave biljke. Ovu sintetičku strukturu nazvali su "površinom inspiriranom lišćem araukarije" i na njoj su izveli niz eksperimenata, promatrajući kako dizajn pokreće različite tekućine.

Kada bi se etanol ili voda izlili na površinu novog materijala, te su dvije tvari uvijek tekle u suprotnim smjerovima duž strukture sintetičke grane, baš kao što su to činile na stvarnoj biljci. Postalo je jasno da je površinska napetost tekućine važan čimbenik u određivanju može li zaobići šiljaste strukture ili ne, definirajući stoga njezin smjer kretanja.

"Voda ima relativno visoku površinsku napetost, dok etanol ima nisku površinsku napetost i tu dolazi do izražaja trik ovog novog materijala", rekao je Antonio Tricoli, znanstvenik za materijale na Sveučilištu u Sydneyu koji nije bio uključen u istraživanje. "Manja površinska napetost etanola znači da se lakše širi i da ga ne hvataju šiljci, ali voda se hvata na šiljke i stoga se mora kretati u drugom smjeru."

Ovaj novi sintetički materijal ne zahtijeva vanjske izvore energije ili gravitaciju za kretanje tekućina. Umjesto toga, oslanja se na kapilarno djelovanje, što je spontani protok tekućine kroz uske prostore, pokretan međumolekularnim silama. To novi materijal čini potencijalno učinkovitim načinom odvajanja različitih tekućina - sve dok njihove površinske napetosti dovoljno variraju.

"Ono što autori izvještavaju potpuno je novo i o njemu se do sada nije govorilo u literaturi, tako da nudi puno mogućnosti", rekao je Tricoli.

Čišćenje morskih izlijevanja nafte jedna je potencijalna primjena ove tehnologije. Wang i njegovi kolege već su uspješno odcijepili ulje iz vode svojim novim materijalom.

Stručnjaci trenutno koriste energetski intenzivne tehnike kako bi zbrinuli izlijevanje nafte, koje nisu uvijek ekološki prihvatljive. Na primjer, uobičajeno je spaljivati dijelove ulja dok još plutaju na površini vode - druge metode uključuju korištenje velikih vakuuma za usisavanje ulja ili dodavanje kemikalija koje pomažu u razgradnji. Novi dizajn bi stoga mogao ponuditi poželjnije sredstvo za sanaciju izlijevanja nafte.

"Pokazali smo da se nafta i voda lijepo i potpuno odvajaju našim dizajnom čak i bez potrebe za gravitacijom ili bilo kakvom energijom", rekao je Wang. "Trebalo bi doraditi sve prije nego što se primijeni u stvarnom svijetu, ali mislimo da je to jedna od potencijalnih funkcija."

Druga bi primjena mogla biti ublažavanje globalne nestašice vode, rekao je Tricoli, na primjer prikupljanjem magle iz atmosfere. "Voda bi samo pratila gazišta da bi otjecala ili bila sakupljena."