این حشره می تواند راز سطوح خود تمیز شونده را برملا کند - وبلاگ فرافایلی

به گزارش وبلاگ فرافایلی، طبیعت همیشه الهام بخش دانشمندان بوده است. بعضی از ایده ها هنوز در حال تحقیق هستند مانند لباس های مرطوب بسیار گرم با الهام از پوست سگ آبی . با این وجود، بعضی دیگر از ایده ها در حال حاضر بخشی از زندگی انسان هستند مانند پارچه های نایلونی به هم چسب که به جای زیپ یا چفت یا دکمه به کار می روند (الهام گرفته از فرز بیدمشک که به خز حیوانات می چسبد) و قطارهای سریع السیر ژاپنی (مدل سازی شده مبتنی بر منقار بلند مرغ ماهی خوار).

به گزارش وبلاگ فرافایلی به نقل از کانورسیشن؛ سیکادا یا زَنجره الهام بخش تحقیقات تازه در خصوص سطوح خود تمیز شونده بوده است. بدون لکه نگه داشتن شیشه های خودرو می تواند شبیه یک نبرد بی انتها در برابر نیروهای خاک و گرد و غبار قلمداد گردد. با این وجود، حشراتی مانند زنجره ترفند جذابی در آستین خود دارند که بال هایشان را بدون لکه نگه می دارد بدون آن که آن حشره تلاشی انجام دهد و ممکن است کلیدی باشد تا ما را از دردسر تمیز کردن مداوم نجات دهد.

در مطالعه ای تازه سازوکار پشت این فرآیند خود تمیز نمایندگی مورد آنالیز نهاده شد. به علت بافت عجیب بال های زنجره شبنم صبحگاهی روی آن متراکم شده و به تدریج به قطرات کوچک آب تبدیل می گردد. این قطرات ذرات گرد و غبار و میکروارگانیسم ها را هنگام برخورد با یکدیگر یا غلتیدن از بال های حشره حذف می نمایند. زنجره تنها حشره ای نیست که اندام های خود تمیز شونده خود را تکامل بخشیده است. بسیاری از پروانه ها بال هایی دارند که قادر هستند خود را تمیز نمایند. موجودات دیگری مانند مارمولک ها و بعضی از برگ های گیاهان مانند نیلوفر آبی و برنج نیز همچون زنجره از حرکت قطره ای برای دور نگه داشتن خود از گرد و غبار استفاده می نمایند. این قطرات متحرک هم چنین به حذف باکتری ها یاری می نماید و در نتیجه خطر عفونت را کاهش می دهند.

اگر مایعی روی بخش عمده سطوح ریخته گردد (فکر کنید یک فنجان قهوه واژگون شده است) به سادگی در سراسر منطقه پخش می گردد و همانجا باقی می ماند. با این وجود، رفتار شبنم روی بال های زنجره فرق دارد زیرا مهندسان آن را آب گریز بودن یا آب گریزی شدید می نامند. سطح بال های زنجره آرایش پیچیده ای از هزاران مخروط ریز با پوشش مومی را شامل می شوند. قطرات آب روی بال شکل مهره مانندی به خود می گیرند زیرا می خواهند تماس با سطح بال را به حداقل برسانند.

این ویژگی به علت مومی است که آب را دفع نموده و هم چنین به علت نوک های مخروطی شکلی است که از نفوذ قطرات آب کروی به داخل غشای بال جلوگیری می نمایند. این دقیقا شبیه بادکنکی است که روی تختی از میخ نهاده شده است. بادکنک پاره نمی گردد زیرا فشار روی همه میخ ها توزیع می گردد. در خصوص قطرات مخروط های پوشش داده شده با موم حرکت قطرات بدون دردسر روی بال های زنجره را تسهیل می نمایند.

پریدن و غلتاندن قطرات آب

مطالعات پیشین نشان داده بودند که جاذبه باعث می گردد قطرات بزرگتر به سمت بخش پایینی بال های مومی زنجره بغلتند و آلاینده های متعددی را در طول سفر خود جمع آوری نمایند. با این وجود، تا به امروز جگونگی جمع آوری آلاینده ها از طریق قطرات کوچک تر که برای کشیدن آن از طریق گرانش بسیار کوچک هستند معین نبود. ما دریافتیم که قطرات کوچک با گذشت زمان با همسایگان خود ادغام می شوند.

قطره ادغام شده به جای غلتیدن از سطح می پرد. در طول پرش قطره شکلی به خود می گیرد که شبیه یک بالن هوای داغ است که می خواهد از زمین بلند گردد. مطالعه تازه نشان داد که این شکل بالن هوای داغ برای قادر ساختن قطرات به دور کردن آلاینده ها از سطح خاصیت بسیار مهمی باشد.

پریدن قطرات آب

به نظر می رسد که این کشش سطحی قطره مایع است که آلاینده را جمع می نماید در حالی که قطره به شکل بالن هوای گرم است. کشش سطحی تمایل قطراتی است که در معرض هوا قرار می گیرند تا شکل کروی خود را حفظ نمایند.

هنگامی که یک قطره با آلودگی در زیر آن شکل بالن هوای داغ را می دهد سعی می کند به صورت یک کره تغییر کند. در این فرآیند ناخواسته آلاینده ها را از سطح بیرون می کشد. هم چنین، در مطالعه تازه مشاهده شد که قطرات آب نمی توانند همه آلاینده ها را به این روش حذف نمایند. برای مثال، در بال های زنجره قطرات آب ممکن است قادر به حذف ذرات ریز ماسه باشند اما نمی توانند ذرات ساخته شده از دوده را حذف نمایند. هم چنین، پژوهشگران دریافتند که صرفنظر از آن که قطرات می پرند یا غلت می زنند سازوکار حذف آلاینده ها از سطح یکسان باقی می ماند. همان طور که یک قطره بزرگتر از کنار آلاینده عبور می نماید سطح آن منحرف می گردد. قطره سعی می نماید شکل کروی طبیعی خود را حفظ کند و مانند قطرات ادغام شده آلاینده را از سطح بیرون می کشد.

مهندسان در آینده می توانند آن چه را که درباره بال های زنجره آموخته اند را در طرح های محصولات شان بگنجانند تا دیگر نیازی به پاشیدن آب و پاک کردن شیشه های پنجره و سطوح دیگر نداشته باشیم زیرا قادر خواهند بود خود را تمیز نمایند.

پنجره های آسمان خراش، پنل های خورشیدی و لنزهای دوربین مدار بسته را زمانی تصور کنید که بتوانند خود را تمیز نمایند. یک پوشش فوق آب گریز هم چنین می تواند به جلوگیری از تشکیل یخ زدگی روی سطوح مختلف در زمستان مانند شیشه جلو خودروی شما یاری کند. این یک افزودنی خوب به لیست ارتقای قریب الوقوع زیرساخت های موجود ما در کنار پانل های خورشیدی کارآمد الهام گرفته از ساختار برگ گیاه و ساختمان های الهام گرفته از تپه های ساخته شده از طریق موریانه با تهویه موثرتر در شهرهای سراسر دنیا خواهد بود. حتی در شهری ترین مکان ها نیز طبیعت در اطراف ما وجود دارد.