新型光滑的馬桶涂層可提供更清潔的沖洗效果 節(jié)省水

每天，僅用于沖廁的水就超過1410億升。隨著數(shù)以百萬計的全球公民面臨水資源短缺，如果將這一數(shù)量減少50%怎么辦?

今天(11月18日)在賓夕法尼亞州立大學(xué)進行的有關(guān)自然可持續(xù)性的研究可能會存在這種可能性。

“我們的團隊開發(fā)了一種堅固的生物啟發(fā)性，液體，污泥和細(xì)菌排斥性涂層，可以使馬桶自潔，”蠕蟲早期工程學(xué)教授，機械工程學(xué)副教授Tak-Sing Wong說。生物醫(yī)學(xué)工程。

在機械工程系和材料研究所的Wong自然啟發(fā)工程實驗室中，研究人員開發(fā)了一種方法，該方法可以顯著減少沖洗常規(guī)馬桶所需的水量，而這種水通常需要6升。

液體包裹的光滑表面(LESS)涂層由Wong實驗室的博士研究生Wang Jing共同開發(fā)，是一種兩步噴涂法，除其他應(yīng)用外，還可以應(yīng)用于陶瓷馬桶。由分子接枝的聚合物制成的第一道噴霧是建立極其光滑和防液基礎(chǔ)的第一步。

王說：“干燥后，第一噴劑會生長出看起來像小毛發(fā)的分子，其直徑比人的細(xì)約一百萬倍。”

雖然第一個應(yīng)用程序照原樣創(chuàng)建了非常光滑的表面，但第二個噴霧器卻在那些納米級的“毛發(fā)”周圍注入了一層薄薄的潤滑劑，以形成超滑的表面。

王說：“當(dāng)我們把這種涂料放在實驗室的馬桶上，并把合成的糞便倒在上面時，它(合成的糞便)就完全滑落了，沒有東西粘在上面(廁所)。”

有了這種新穎的光滑表面，馬桶可以有效地清除馬桶內(nèi)部的殘留物，并僅用以前所需水的一小部分處理廢物。研究人員還預(yù)測，在需要重新涂抹潤滑劑層之前，這種涂料在常規(guī)馬桶中可持續(xù)沖洗約500次。

其他注入液體的光滑表面可能需要數(shù)小時才能固化，而LESS兩步涂覆只需不到五分鐘的時間。研究人員的實驗還發(fā)現(xiàn)，表面能夠有效驅(qū)除細(xì)菌，尤其是那些傳播傳染病和難聞氣味的細(xì)菌。

研究人員說，如果在美國廣泛采用，它可以將關(guān)鍵資源用于其他重要活動，干旱地區(qū)或長期缺水地區(qū)。

在這些人道主義解決方案的推動下，研究人員還希望他們的工作能夠?qū)Πl(fā)展中國家產(chǎn)生影響。該技術(shù)可以在無水馬桶中使用，無水馬桶在世界范圍內(nèi)得到廣泛使用。

Wong說：“糞便粘在馬桶上不僅使使用者感到不舒服，而且還帶來嚴(yán)重的健康問題。”

但是，如果無水馬桶或小便池使用了LESS涂層，研究小組預(yù)測這些類型的固定裝置將更有吸引力且更安全，可廣泛使用。

為了解決美國乃至全世界的這些問題，Wong及其合作者Wang，Birgitt Boschitsch和Nan Sun(均為機械工程校友)開始了一家創(chuàng)業(yè)公司。

在本·富蘭克林技術(shù)合作伙伴的技術(shù)促進者，美國國家科學(xué)基金會，能源部，海軍研究辦公室，賴斯商業(yè)計劃競賽以及Y-Combinator的支持下，他們的公司SpotLESS Materials已經(jīng)將LESS涂料應(yīng)用于市場。

Wong說：“我們的目標(biāo)是將有影響力的技術(shù)推向市場，使每個人都能受益。” “為了最大程度地發(fā)揮我們涂層技術(shù)的影響力，我們需要將其帶出實驗室。”

展望未來，該團隊希望Spotlessless Materials將在維持世界水資源和繼續(xù)擴大其技術(shù)范圍方面發(fā)揮作用。

Wong說：“作為學(xué)術(shù)研究人員，我的目標(biāo)是發(fā)明每個人都可以受益的東西。” “作為賓夕法尼亞州立州立大學(xué)，我看到這種文化通過企業(yè)家精神得到放大，我很高興能做出貢獻。”