Natuur geïnspireerde innovaties: vloeistofbeheer verbeterd door technologie geïnspireerd op Crassula muscosa

AmsterdamWetenschappers van de Hong Kong Polytechnische Universiteit hebben een nieuwe methode ontdekt om de beweging van vloeistoffen te beheersen, geïnspireerd door de Afrikaanse plant Crassula muscosa. Deze doorbraak kan de technologie op het gebied van vloeistofdynamica aanzienlijk verbeteren.

Belangrijke ontdekkingspunten:

• Tot nu toe werd gedacht dat vloeistoffen slechts in één vaste richting konden bewegen.
• Crassula muscosa kan vloeistof in specifieke richtingen transporteren.
• Het unieke mechanisme van deze plant kan nieuwe technologieën voor vloeistoftransport inspireren.

Crassula muscosa komt voor in Namibië en Zuid-Afrika. Water is schaars in zijn natuurlijke omgeving. De plant heeft zich aangepast door kleine blaadjes te ontwikkelen die de waterstroom regelen. Deze blaadjes hebben een onregelmatige vorm, wat de plant helpt om water naar specifieke gebieden te leiden.

Wanneer onderzoekers dezelfde vloeistof aan twee scheuten van deze plant toedienen, kan de vloeistof in de ene scheut naar de top bewegen en in de andere naar de wortel. Dit komt door de verschillende hoeken tussen de stengel en de vinnen.

Onderzoekers hebben ontdekt hoe ze het gekromde oppervlak van een vloeistof, de meniscus genoemd, kunnen besturen. Als de vinnen scherper gebogen zijn aan de punt, beweegt de vloeistof in die richting. Zijn de vinnen meer rechtop, dan stroomt de vloeistof naar de basis. Met deze kennis hebben ze 3D-geprinte structuren genaamd CMIAs ontwikkeld die functioneren als deze vinnen.

Kunstmatige vinnen kunnen nu worden bestuurd met een magnetisch veld, waardoor de richting van de vloeistofstroom dynamisch kan veranderen. Dit is een grote vooruitgang, omdat natuurlijke vinnen niet kunnen bewegen.

De mogelijke toepassingen van CMIAs zijn veelzijdig. Ze kunnen ingezet worden in:

• Microfluidica
• Chemische synthese
• Biomedische diagnostiek
• Vloeistofmenging

Het CMIA-ontwerp is geschikt voor het maken van T-vormige kleppen voor het mengen van chemicaliën. Deze methode vermijdt de verwarmingsproblemen die bij andere microfluidische technologieën voorkomen en kan met verschillende chemicaliën worden gebruikt.

Deze ontdekking kan vele sectoren veranderen. De technologie om vloeistofstromen in real-time te beheersen biedt nieuwe kansen voor wetenschap en industrie. Deze vooruitgangen kunnen chemische processen, medische tests en waterbeheer efficiënter maken.

Huidige methoden voor het verplaatsen van vloeistoffen kampen met problemen op het gebied van richting en efficiëntie. Door te bestuderen hoe Crassula muscosa werkt, kunnen we deze problemen mogelijk oplossen. Ik geloof dat toekomstig onderzoek gebaseerd op deze plant onze technologie kan verbeteren. Laten we zien hoe dit door de natuur geïnspireerde idee zich ontwikkelt.

Het gebruik van natuurlijke processen in kunstmatige materialen belooft veel goeds. Deze nieuwe studie bevestigt deze werkwijze. Toekomstige ontwikkelingen zouden ingewikkeldere en flexibelere ontwerpen kunnen omvatten, geïnspireerd door diverse planten en dieren. De natuur blijft ons waardevolle lessen leren.