ในขอบเขตของการเลียนแบบชีวภาพ นวัตกรรมเพียงไม่กี่อย่างที่จับ จินตนาการของนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรค่อนข้างเหมือน เทคนิคการเก็บเกี่ยวน้ําของด้วงทะเลทรายนามิบ นี้ แมลงที่ไม่โอ้อวดเจริญรุ่งเรืองในภูมิภาคที่แห้งแล้งที่สุดแห่งหนึ่งของโลก ได้สร้างแรงบันดาลใจให้มีแนวทางที่ก้าวล้ําในน้ําในบรรยากาศ เหล่า นักวิจัยกําลังแปลเอกลักษณ์ของด้วง สัณฐานวิทยาพื้นผิวเป็นวัสดุนาโนวิศวกรรมขั้นสูงปู วิธีสําหรับคอนเดนเซอร์อากาศรุ่นใหม่ที่สามารถปฏิวัติได้ โซลูชั่นการขาดแคลนน้ํา

ด้วง Stenocara gracilipes ใช้ความชาญฉลาด กลยุทธ์การเอาชีวิตรอดในถิ่นที่อยู่ของทะเลทรายที่โหดร้าย ปลอกปีกของมัน มีภูมิทัศน์ขนาดเล็กของการกระแทกที่ชอบน้ําล้อมรอบด้วย ช่องที่ไม่ชอบน้ําขี้ผึ้ง เมื่อหมอกยามเช้าเข้ามา หยดน้ําจะไหลออกมา นิวเคลียสบนยอดเขาที่ชอบน้ํา จากนั้นม้วนน้ํายากันน้ําลง ช่องเข้าสู่ปากของด้วงโดยตรง การกลั่นตามธรรมชาตินี้ ระบบทํางานอย่างมีประสิทธิภาพที่วิศวกรใช้เวลาหลายทศวรรษ พยายามทําซ้ําฟังก์ชันการทํางานในระดับมนุษย์

ความก้าวหน้าล่าสุดในนาโนเทคโนโลยีในที่สุดก็สร้างสิ่งประดิษฐ์ การสืบพันธุ์ของสิ่งมหัศจรรย์ทางชีวภาพนี้เป็นไปได้ นักวิทยาศาสตร์ที่ สถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ได้พัฒนา โครงสร้างพื้นผิวแบบลําดับชั้นสามมิติที่เลียนแบบ กายวิภาคในการเก็บเกี่ยวน้ําของ Beetle ด้วยความแม่นยําที่ไม่เคยมีมาก่อน พื้นที่ วัสดุสังเคราะห์ผสมผสานการกระแทกโพลีเมอร์ระดับไมโครกับ การเคลือบที่ชอบน้ําพื้นผิวนาโนทั้งหมดได้รับการสนับสนุนโดย พื้นผิวที่ไม่ชอบน้ํา ต้นแบบแรกได้แสดงให้เห็นถึงน้ํา อัตราการเก็บเกิน 5 ลิตรต่อตารางเมตรต่อวันในฤดูแห้งแล้ง เงื่อนไข - ตัวชี้วัดประสิทธิภาพที่ทําให้ตาข่ายพ่นหมอกทั่วไปแคระและ คอนเดนเซอร์แบบพาสซีฟ

สิ่งที่ทําให้คอนเดนเซอร์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากชีวภาพเหล่านี้แตกต่างคือความสามารถในการ ทํางานโดยไม่ต้องใช้อินพุตพลังงานภายนอก น้ําบรรยากาศแบบดั้งเดิม เครื่องกําเนิดไฟฟ้าพึ่งพาวงจรทําความเย็นหรือล้อดูดความชื้นเป็นอย่างมาก ทั้งสองอย่างนี้ต้องการพลังงานไฟฟ้าจํานวนมาก แรงบันดาลใจจากด้วง ระบบทํางานทั้งหมดผ่านฟิสิกส์พื้นผิวและวัสดุที่ชาญฉลาด วิศวกรรม การดําเนินการแบบพาสซีฟนี้ทําให้พวกเขามีค่าเป็นพิเศษ สําหรับชุมชนห่างไกลและภูมิภาคกําลังพัฒนาที่มีโครงสร้างพื้นฐานและ ไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ยังคงหายาก

ผลกระทบต่อความมั่นคงทางน้ําทั่วโลกนั้นลึกซึ้ง ยูไนเต็ด การประมาณการของประเทศต่างๆ ชี้ให้เห็นว่าเกือบสองในสามของโลก ประชากรจะเผชิญกับภาวะความเครียดด้านน้ําภายในปี 2025 เลียนแบบด้วง คอนเดนเซอร์นําเสนอโซลูชันแบบกระจายอํานาจและปรับขนาดได้ซึ่งสามารถ เสริมแหล่งน้ําแบบดั้งเดิมในพื้นที่ที่เสี่ยงต่อภัยแล้ง นักบิน โครงการในทะเลทราย Atacama ของชิลีและชนบทของรัฐราชสถานได้ทําแล้ว แสดงให้เห็นถึงศักยภาพของเทคโนโลยี ให้การดื่มที่สะอาด น้ําให้กับชุมชนที่ก่อนหน้านี้ต้องพึ่งพาบ่อน้ําที่ไม่น่าเชื่อถือหรือ การส่งน้ําราคาแพง

นักวิทยาศาสตร์ด้านวัสดุยังคงขัดเกลาเทคโนโลยีผ่านความก้าวหน้า เทคนิคการผลิต ทีมงานที่ ETH Zurich เพิ่งแสดงให้เห็น วิธีการผลิตแบบม้วนต่อม้วนที่สามารถลดต้นทุนการผลิตได้ เกือบ 70% แนวทางของพวกเขาใช้การพิมพ์หินนาโนอิมพริ้นท์เพื่อประทับตรา รูปแบบพื้นผิวด้วยกล้องจุลทรรศน์บนแผ่นโพลีเมอร์ที่มีความยืดหยุ่นทําให้ การปรับใช้ขนาดใหญ่มีความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ ในขณะเดียวกันนักวิจัยที่ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีนันยางของสิงคโปร์กําลังทดลอง วัสดุไฮบริดที่ผสมผสานบทเรียนโครงสร้างของด้วงเข้ากับ ไฮโดรเจลดูดซับความชื้นเพื่อประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในที่ชื้น สภาพ อากาศ

นอกเหนือจากการใช้งานในน้ําดื่มแล้ว พื้นผิวไบโอมิเมติกเหล่านี้ยังแสดงให้เห็น สัญญาสําหรับใช้ในอุตสาหกรรม ศูนย์ข้อมูลสามารถใช้พวกเขาเพื่อพาสซีฟ ระบบทําความเย็นในขณะที่เรือนกระจกอาจรวมเทคโนโลยีสําหรับ การเพาะปลูกรดน้ําเอง อุตสาหกรรมการบินและอวกาศได้แสดงออก ความสนใจเป็นพิเศษเนื่องจากการจัดการการควบแน่นที่คล้ายคลึงกันสามารถป้องกันได้ การสะสมของน้ําแข็งบนปีกเครื่องบินหรือควบคุมความชื้นในยานอวกาศ

เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศทําให้การขาดแคลนน้ําทวีความรุนแรงขึ้นทั่วโลก โซลูชันที่ได้รับแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ เช่น Beetle Condenser Network Gain เพิ่มความเร่งด่วน เทคโนโลยีนี้แสดงถึงมากกว่าแค่ ความสําเร็จทางวิศวกรรม - เป็นตัวอย่างของการสังเกตและการเรียนรู้ จากสิ่งมีชีวิตที่ยืดหยุ่นที่สุดของโลกสามารถให้ทางออกที่ยั่งยืน ต่อความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมนุษยชาติ ด้วยความประณีตอย่างต่อเนื่องและ การปรับขนาดพื้นผิวการเก็บเกี่ยวน้ําเทียมเหล่านี้อาจกลายเป็น เป็นเรื่องธรรมดาในฐานะแผงโซลาร์เซลล์ในการแสวงหาความยืดหยุ่นต่อสิ่งแวดล้อม

การทดสอบภาคสนามยังคงเป็นขั้นตอนต่อไปที่สําคัญสําหรับที่เกิดขึ้นใหม่ เทคโนโลยี แม้ว่าผลการตรวจในห้องปฏิบัติการจะดูมีแนวโน้ม แต่ในโลกแห่งความเป็นจริง เงื่อนไขแนะนําตัวแปรที่อาจส่งผลกระทบอย่างมาก การแสดง การสะสมของฝุ่น การเสื่อมสภาพของรังสียูวี และอุณหภูมิ ความผันผวนทั้งหมดมีอุปสรรคที่ต้องแก้ไขก่อน การยอมรับอย่างแพร่หลาย กลุ่มวิจัยหลายแห่งได้จัดตั้งขึ้น เตียงทดสอบระยะยาวในสภาพอากาศที่หลากหลายตั้งแต่ทะเลทรายโมฮาวีไปจนถึง เขตร้อนสิงคโปร์เพื่อรวบรวมข้อมูลประสิทธิภาพที่ครอบคลุม

แคลคูลัสทางเศรษฐกิจของคอนเดนเซอร์ที่ได้รับแรงบันดาลใจจากด้วงยังคงดําเนินต่อไป ปรับปรุงเมื่อการผลิตขยายขนาด การประมาณการในปัจจุบันแนะนํา ระบบสามารถบรรลุต้นทุนการผลิตน้ําได้ต่ํากว่า 0.50 ดอลลาร์ต่อลูกบาศก์ มิเตอร์ในระดับเชิงพาณิชย์ - แข่งขันกับการกลั่นน้ําทะเลในหลาย ๆ แห่ง ภูมิภาคและราคาถูกกว่าการส่งน้ําด้วยรถบรรทุกมาก เมื่อรวมกัน ด้วยระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์พลังงานแสงอาทิตย์เทคโนโลยีสามารถสร้าง โซลูชั่นน้ํานอกกริดอย่างสมบูรณ์สําหรับการตั้งถิ่นฐานห่างไกลภัยพิบัติ ปฏิบัติการบรรเทาทุกข์และการส่งกําลังทหาร

เมื่อมองไปข้างหน้านักวิจัยจินตนาการถึงระบบรุ่นต่อไปที่ บูรณาการแรงบันดาลใจทางชีวภาพหลายอย่าง บางทีมกําลังสํารวจ การผสมผสานระหว่างโครงสร้างพื้นผิวด้วงกับไหมแมงมุม คุณสมบัติการดักจับน้ําหรือน้ําทิศทางที่ได้รับแรงบันดาลใจจากกระดูกสันหลังกระบองเพชร ขนส่ง ระบบไบโอมิเมติกไฮบริดเหล่านี้อาจเพิ่มเป็นสองเท่าหรือ อัตราการเก็บน้ําในปัจจุบันสามเท่า กลุ่มอื่น ๆ กําลังพัฒนา รุ่น "สมาร์ท" พร้อมวัสดุที่ตอบสนองซึ่งปรับพื้นผิว คุณสมบัติขึ้นอยู่กับระดับความชื้นหรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

การพิจารณาทางจริยธรรมมาพร้อมกับคํามั่นสัญญาทางเทคโนโลยีนี้ เช่นเดียวกับ วิธีการเก็บเกี่ยวน้ําใด ๆ การปรับใช้ขนาดใหญ่อาจเป็นไปได้ ส่งผลกระทบต่อระบบนิเวศในท้องถิ่นโดยการสกัดกั้นความชื้นที่มิฉะนั้น สนับสนุนพืชและสัตว์พื้นเมือง การศึกษาผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมอย่างรอบคอบ และแนวทางการปรับใช้ที่ยั่งยืนจะเป็นสิ่งสําคัญเพื่อให้แน่ใจว่า วิธีแก้ปัญหาเหล่านี้ไม่สร้างปัญหาใหม่ในขณะที่แก้ปัญหาน้ํา การขาดแคลน องค์กรระหว่างประเทศกําลังพัฒนาดีที่สุดแล้ว กรอบการปฏิบัติสําหรับการดําเนินการอย่างมีความรับผิดชอบ

เรื่องราวของการมีส่วนร่วมของด้วงนามิบต่อเทคโนโลยีของมนุษย์ ทําหน้าที่เป็นเครื่องเตือนใจที่ทรงพลังถึงความเฉลียวชาของธรรมชาติ หลังจากนับล้าน หลายปีของการขัดเกลาวิวัฒนาการแมลงที่อาศัยอยู่ในทะเลทรายนี้มี จัดเตรียมพิมพ์เขียวที่สามารถช่วยรักษาอารยธรรมมนุษย์ใน ยุคแห่งความไม่แน่นอนของสภาพอากาศ เมื่อการวิจัยดําเนินไป ความอยากรู้อยากเห็นทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับด้วงที่คลุมเครืออาจเปลี่ยนเป็น หนึ่งในเครื่องมือที่มีค่าที่สุดของเราสําหรับความมั่นคงทางน้ําในศตวรรษที่ 21