في الصحراء، تمتص الشمس الماء من الأرض. لكن طبقة من الرمل الطارد للماء بسمك 5–10 ملم فقط تعمل كغطاء: يمر الهواء، لكن الماء لا يخرج. ينخفض التبخر بنسبة 63–83%.
تحت هذا الغطاء، ينقلب سلوك الرمل رأسًا على عقب. عادةً، يفقد الرمل الناعم الرطوبة أسرع بنسبة 37% من الرمل الخشن لأنه يسخن أكثر. لكن مع الطبقة الواقية، يحدث العكس: يحتفظ الرمل الناعم بماء أكثر بنسبة 40%، ليصبح بطلاً في الحفظ.
السر هو أن الغطاء يجبر الرطوبة على عدم التبخر مباشرة من الشمس، بل على التسرب ببطء عبر متاهة من حبيبات الرمل. كلما زادت سماكة الطبقة، طال المسار وقلت الخسائر. كما أن الرمل الناعم تحت الغطاء يسخن أقل، مما يحافظ على الماء بشكل أفضل.
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2603.03363
In hot arid and semi-arid regions, substantial irrigation water is lost through surface evaporation under intense solar irradiation and high temperatures, limiting freshwater sustainability and crop productivity. Superhydrophobic Sand (SHS) mulch, a plastic-free, bio-inspired technology, has been proposed as a dry diffusion barrier to suppress evaporative losses. Here, we combine controlled column experiments with heat and mass transfer modeling to quantify how SHS thickness and soil properties govern evaporation under fixed irradiation. Relative to unmulched controls, a 5 mm SHS layer reduced evaporative flux by 65$$\%$$ in fine sand and 63$$\%$$ in coarse sand, while a 10 mm layer reduced flux by 83$$\%$$ and 70$$\%$$, respectively. Notably, soil-type trends reversed after mulching: although unmulched fine sand exhibited 37.5$$\%$$ higher evaporation than coarse sand, application of a 10 mm SHS layer reduced fine-sand evaporation to 40$$\%$$ below that of coarse sand. To explain this counterintuitive behavior, we developed a coupled heat and vapor transport model incorporating soil thermophysical properties and diffusion through the porous mulch layer. The model accurately predicted steady-state temperature profiles and evaporation rates for both mulched and unmulched systems. Our results show that SHS mulch shifts evaporation from a surface-temperature-controlled regime to a diffusion-limited regime governed by mulch thickness and soil thermal conductivity. This mechanistic understanding clarifies the performance of SHS and supports its potential to enhance irrigation efficiency in arid agricultural and landscaping applications.
يُصنع الرمل الطارد للماء بتغطية حبيبات الرمل العادية بطبقة رقيقة من مادة تشبه البارافين. قطرة الماء على هذا الرمل لا تنتشر، بل تبقى على شكل كرة شبه مثالية.