Анализ на високоскоростни дъждовни капки, удрящи биологични повърхности като пера, листа на растения и крила на насекоми, разкрива как те намаляват въздействието на водата.
Микронеравностите и наноразмерният восъчен слой върху крехките крила на пеперудите раздробяват и разпръскват капките дъжд и така се свеждат щетите до минимум.
На пазара вече съществуват продукти, които използват примери от природата в своя дизайн - самопочистващи се водоустойчиви спрейове за дрехи и обувки и покрития за обезледяване на крилете на самолетите. Констатациите от това проучване биха могли да доведат до повече такива продукти в бъдеще.
"Това е първото проучване, което разбра как високоскоростните дъждовни капки влияят на тези естествени хидрофобни повърхности", разказва водещият автор Сунгуан Дзюнг (Sunghwan Jung). "Капките дъжд крият риск, защото ударът им може да повреди крехки крила на пеперуда, например".
"[Да бъдат ударени с] дъждовна капка е най-опасното събитие за този вид малки животни", разказва той, като отбелязва, че относителната тежест на една дъждовна капка, удряща крило на пеперуда, е аналогична на топка за боулинг, падаща от небето върху човек.
В проучването изследователите събират проби от листа, пера и насекоми. Последните са от колекцията насекоми на Университета Корнел, с помощта на съавтора Джейсън Домброски (Jason Dombroskie), директор на лабораторията за диагностика на насекомите.
Изследователите пускат капки вода от височина от около два метра върху пробите като същевременно записват удара с високоскоростна камера с няколко хиляди кадъра в секунда.
Анализирайки филма те откриват, че когато капката удря повърхността, тя се разкъсва и разпръсква. Наноразмерният восъчен слой отблъсква водата, докато по-големите неравности на микролюспиците по повърхността разкъсват дъждовната капка.
"Микронеравностите са като игли", разказва Дзюнг. Ако човек пусне балон върху тези игли,"тогава този балон ще се разпадне на по-малки парчета. Същото нещо се случва когато удря [насекомите] дъждовната капка".
Това разкъсване намалява времето, през което капката е в контакт с повърхността, което ограничава инерцията и намалява силата на удара върху деликатното крило или листо. Освен това намалява преноса на топлина от студената капка. Това е важно, защото мускулите на крилото на насекомото например трябва да са достатъчно топли, за да може да лети.
Seungho Kim et al. How a raindrop gets shattered on biological surfaces, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2002924117
"Ако имат по-дълго време в контакт със студената дъждовна капка, те ще загубят много топлина и ще им е трудно да летят", обяснява Дзюнг, като ги прави например уязвими за хищници.
Отблъскването на водата възможно най-бързо също е важно, тъй като водата е много тежка, затруднява полета на насекомите и птиците и увисването на листата на растенията.
Справка: Seungho Kim et al. How a raindrop gets shattered on biological surfaces, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2002924117
Източник: Armor on butterfly wings protects against heavy rain, Cornell University
Още по темата
Човекът
Сапунът разтваря мастната мембрана на вируса и той се разпада като къща от карти
Технологии
Паяци и мравки вдъхновяват създаването на метал, който не потъва (видео)
Физика
Ще можем ли да оцветяваме без химия, като крилата на пеперудите (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари