Учёные разработали новый пробоотборник воздуха, имитирующий питьё воды бабочками: стоимость материалов — менее 1 юаня

Исследовательская группа Института физико-химических технологий Китайской академии наук недавно разработала устройство для отбора проб воздуха без насоса под названием «FACE», единичная стоимость материалов для которого составляет всего около 0,87 юаня. Устройство было создано под влиянием поведения бабочек, которые скручивают хоботок и всасывают нектар, оно работает без электромеханического привода, а результаты исследования были опубликованы в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences» (ПНАС, журнал Национальной академии наук США).

Традиционные насосные устройства для отбора проб воздуха зависят от электричества, сложны в эксплуатации и дороги, их трудно развернуть в отдалённых районах, а из-за адгезии к поверхности и потери образцов эффективность обнаружения снижается. Исследовательская группа с помощью рентгеноскопии обнаружила, что бабочки скручивают хоботок в кольцо и выделяют водяную плёнку, поверхностная энергия которой при разрыве мгновенно всасывает жидкость в пищевод. Основываясь на этом принципе интерфейсной термодинамики, группа создала с помощью 3D-печати микропластиковое кольцо с капиллярными каналами, плёнка на котором активно адсорбирует вирусные аэрозоли и микрочастицы пестицидов из воздуха.

Этот пробоотборник обеспечивает интеграцию процессов сбора, рекуперации и обнаружения, эффективность сбора и рекуперации приближается к 100%, а коэффициент разбавления системы составляет всего 1,14. При тестировании белка оболочки коронавируса его чувствительность превышает чувствительность традиционных насосных пробоотборников на два порядка. Группа отметила, что это недорогое и не требующее обслуживания устройство может стать практичным решением для мониторинга общественного здравоохранения в регионах с нестабильным электроснабжением и дефицитом медицинских ресурсов, а в будущем оно может быть широко использовано в области борьбы с болезнями и экологического мониторинга.