Bäume als Inspiration für Kühlsysteme
Forscher an der Cornell University haben ein Mikrofluidik-System entwickelt, das große Wassermengen über weite Distanzen ohne mechanische Pumpen transportieren kann.
Ein großer Baum kann Wasser über erstaunliche Distanzen transportieren – von den Wurzeln durch einen dutzende Meter hohen Stamm bis hinein in die Blätter, wo das Wasser dann verdunstet. Forscher an der Cornell University haben nun ein Mikrofluidik-System entwickelt, das diesen Prozess nachbildet. Der "synthetische Baum" zeigt neuartige Methoden auf, Flüssigkeiten über weite Strecken zu bewegen, ohne dafür mechanische Pumpen zu benötigen, berichtet das Technologiemagazin Technology Review in seiner Online-Ausgabe.
Abraham Stroock, Dozent für Chemie- und Bioingenieurswesen an der Hochschule, schuf zusammen mit dem Masterstudenten Tobias Wheeler das künstliche Pflanzeninnere aus dünnen Schichten eines Hydrogels, einem Material, das vor allem aus der Kontaktlinsenfertigung bekannt ist. Sie ätzten zwei Netze paralleler Kanäle hinein, um die Kapillaren des Wurzelsystems eines Baums und seiner Blätter nachzubilden. Diese beiden Netze wurden dann mit einem einzelnen Kanal verbunden, der den Stamm des Baumes repräsentiert.
In einem echten Baum zieht die Verdunstung des Wassers in den Blättern die Flüssigkeit durch die Pflanze nach oben – ein Prozess, der Transpiration genannt wird. Dieses Verdunsten geschieht, weil die Pflanze CO2 aufnehmen muss, um die Photosynthese durchzuführen. Stroock und Wheeler stellten fest, dass ihr System den Transpirationsprozess akkurat nachbilden konnte. Das Wasser wurde sogar mit einer Stärke herausgezogen, die noch deutlich über der von echten Bäumen lag, heißt es in der Studie.
Strook stellt sich vor, dass der synthetische Baum zur passiven Weiterleitung von Flüssigkeiten verwendet werden könnte. Bei Wärme-Transfer-Anwendungen könnte die Technik kleine Geräte wie Laptops oder große Fahrzeuge wie Autos kühlen, selbst für Häuser sei sie geeignet. Auch die Bodensanierung sei ein mögliches Nutzungsgebiet: Statt die Erde mit Wasser zu fluten, um enthaltene Schadstoffe auszuschwemmen, könnte ein synthetischer Baum das kontaminierte Wasser auch herausziehen.
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(bsc)
