Броня на крыльях бабочки защищает ее от сильного дождя.
Именно сложная структура крыльев бабочек помогает им пережить дождь.
Анализ высокоскоростных капель дождя, поражающих биологические поверхности, такие как перья, листья растений и крылья насекомых, показывает, как эти влагоотталкивающие поверхности уменьшают воздействие воды. Так, например, микровыпуклости и наноразмерный слой воска на хрупких крыльях бабочки разбивают и распределяют капли дождя, чтобы минимизировать возможный ущерб.
Сейчас уже существует большой рынок для продуктов, которые используют примеры от природы — известные как биомимикрия — в своем дизайне: самоочищающиеся водостойкие спреи для одежды и обуви и антиобледенительные покрытия на крыльях самолета. Результаты нового исследования могут привести к появлению и других подобных продуктов в будущем.
«Это первое исследование, которое поможет понять, как высокоскоростные капли дождя воздействуют на эти естественные гидрофобные поверхности», — рассказал один из авторов исследования.
Капли дождя представляют опасность, потому что их воздействие может повредить хрупкие крылья бабочки, в природе капли дождя могут падать со скоростью до 10 метров в секунду. По словам ученых, относительный вес капли дождя, поразившей крыло бабочки, будет аналогичен мячу для боулинга, падающему с неба на человека.
В ходе исследования ученые собрали образцы листьев, перьев и насекомых. Исследователи поместили образцы на стол и выпустили капли воды с высоты около двух метров, одновременно записывая воздействие со скоростью несколько тысяч кадров в секунду с помощью высокоскоростной камеры.
Анализируя эти данные, они обнаружили, что, когда капля попадает на поверхность , она пульсирует и распространяется. Наноразмерный слой воска отталкивает воду, в то время как более крупные микромасштабные неровности на поверхности создают отверстия в распространяющейся капле дождя.
«Считайте микроудары иглами», — сказал автор исследования. Если бы кто-то уронил шарик на эти иглы, то: «Тогда этот шарик расколется на более мелкие кусочки. Так происходит то же самое, когда капля дождя падает и распространяется».
Это разрушающее действие уменьшает количество времени, в течение которого капля находится в контакте с поверхностью, что ограничивает импульс и снижает силу удара на чувствительном крыле или листе. Это также уменьшает теплопередачу от холодной капли. Это важно, потому что мышцы крыла насекомого , например, должны быть достаточно теплыми, чтобы летать. Если они дольше будут контактировать с холодной дождевой каплей, они потеряют много тепла и не смогут летать очень легко, что делает из уязвимыми. Также важно отталкивать воду как можно быстрее, потому что вода очень тяжелая, что затрудняет полет насекомых и птиц и отяжеляет листья растений.
Поделитесь с друзьями интересной статьей:
