Создан унитаз, к которому не прилипают фекалии: идеальная сантехника
На данный момент эта концепция является всего лишь прототипом, но исследователи работают над тем, как в конечном итоге вывести эту «умную химию» на рынок. Сейчас существует лишь крошечная модель унитаза, высота которой составляет примерно одну пятую высоты типичного фарфорового трона. Ученые проверили ее гладкость, подвергая покрытие воздействию йогурта, меда, крахмалистого геля и искусственных фекалий — и оно с гордостью выдержало испытание.
Изобретение туалета со смывом произвело революцию в нашем образе жизни, но за эту инновацию пришлось заплатить: 141 миллиард литров воды ежедневно с шумом улетает в трубу по во всему миру. Об этом исследователи написали в недавней статье, опубликованной 5 августа в журнале Advanced Engineering Materials. И часто возникает другая проблема: даже полного смыва бывает недостаточно, чтобы удалить все экскременты из чаши.
Бин Су, главный исследователь Хуажонгского университета науки и технологий в Китае, вместе с командой ученых-материаловедов нашел решение этих проблем.
Исследователи сообщили, что их «устойчивый к истиранию суперскользкий смывной унитаз» (сокр. ARSFT), напечатанный на 3D-принтере, полностью устойчив к загрязнению различными жидкостями, включая молоко, мутную воду и даже синтетические фекалии. И в отличие от других скользких материалов, ARSFT сохраняет свои свойства даже после интенсивного и многократного использования.
Команда черпала вдохновение в тропических плотоядных кувшинках, которые ловят добычу в чашечках с листьями, похожими на вазы. Чтобы направить добычу в ловушки, растения выделяют скользкую смазку. Аналогичным образом исследователи покрыли поверхность унитаза жирным маслом, которое помогало сливать отходы в отверстие.
На химическом уровне это обусловлено свойством материала, называемым «гидрофобностью», которое является мерой того, насколько хорошо вещество отталкивает воду. Человеческие отходы влажные, поэтому гидрофобная поверхность поможет предотвратить прилипание фекалий.
Используя технику, называемую селективным лазерным спеканием и 3D-печатью, команда сплавила пластиковые зерна и гидрофобный песок, чтобы получить твердую оболочку унитаза. Спекание — это химический процесс, который уплотняет и объединяет два типа твердых веществ, не сплавляя их вместе; что важно, он создает пористую структуру со множеством крошечных промежутков между твердыми частицами. Исследователи заполнили эти отверстия обычным смазочным маслом, которое распространилось по всей конструкции и покрыло весь унитаз.
Поскольку масло равномерно распределилось по всей поверхности, в случае истирания оно быстро восполнит запас из более глубоких слоев материала, что позволяет унитазу длительрное время сохранять свои сверхскользкие свойства. Даже интенсивное механическое истирание, например, из-за чрезмерного использования туалетной щетки, не уменьшает скользкость, поскольку материал быстро самовосстанавливается. Команда проверила это, протерев свой мини-туалет наждачной бумагой 1000 раз.
В настоящее время проблема, как это часто бывает, заключается в масштабировании технологии и встраивании его в процесс производства современных унитазов. Впрочем, ученые уверены, что особо скользкие материалы можно применять не только в сантехнике — возможно, новое изобретение ждет большое будущее.