Биология

Ученые выяснили, как крылья защищают бабочек от сильного дождя

Wade Tregaskis/Flickr

Исследователи выяснили, как биологические поверхности, такие как перья, листья растений и крылья насекомых способны отталкивать капли воды, падающие с высокой скоростью, и тем самым снизить ущерб, наносимый организму. В частности, бабочкам удается это за счет микровыступов и наноразмерного слоя воска на поверхности крыльев. Статья ученых опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Некоторые биологические поверхности, такие как крылья бабочек, обладают гидрофобными свойствами. Они отталкивают капли воды, чтобы насекомое не теряло способность летать. На основе таких поверхностей исследователи уже создали множество материалов. Это, например, самоочищающиеся водостойкие спреи для одежды и обуви, а также противообледенительные покрытия на крыльях самолетов. Однако до сих пор исследования таких поверхностей были сосредоточены на воздействии низкоскоростных капель.

Теперь исследователи из Корнеллского университета решили выяснить, как гидрофобная биологическая поверхность, такая как крыло бабочки, может сопротивляться ударам капель с высокой скоростью. Для этого ученые собрали образцы листьев, перьев и крыльев насекомых. Перья и крылья исследователи взяли из коллекции университета. Авторы поместили образцы на стол и капали на них водой с высоты около двух метров. Весь процесс при этом фиксировался на камеру со скоростью несколько тысяч кадров в секунду.

S. Kim et al/Proceedings of the National Academy of Sciences 2020

Анализ записи с камеры показал, что, когда капля попадает на поверхность, она начинается колебаться и распределяться по материалу. Наноразмерный слой воска отталкивает воду, а выступы на поверхности разбивают каплю на небольшие части. Такое разрушение капли уменьшает ее время контакта с поверхностью, что, в свою очередь, уменьшает силу, действующую на крыло.

Этот эффект также уменьшает теплопередачу при контакте теплого крыла с холодной каплей. Это важно, потому что мышцы крыла насекомого должны быть достаточно теплыми, чтобы оно могло летать. Результаты работы исследователей помогут создавать больше искусственных материалов с уникальными свойствами, заимствованными у живых организмов.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.