自然界中很多昆蟲的翅面、腿部及某些植物的葉面存在很好的超疏水性?;诔杷匝芯糠律苽涞牟牧显诜栏刮?、減阻降噪、防水抗菌、自清潔等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
經(jīng)過兩個月的仔細(xì)觀察,河西學(xué)院石彥龍課題組發(fā)現(xiàn),劃蝽在水下游動時扁狀的后足不斷擺動,靠后足與水的反作用力將自身向前、向下推進(jìn)。當(dāng)后足停止擺動而呈“一”字型支開時,后翅優(yōu)異的超疏水性能使其浮力增大,身體會由水下垂直向上浮出水面。當(dāng)劃蝽下潛于水底時,后足呈“一”字型支開,靠中足將自己的身體附著在水底的淤泥、石塊或植物上。
通過掃描電子顯微鏡觀察劃蝽后翅面,研究人員發(fā)現(xiàn)其翅面分布有大量的乳突,乳突直徑約為80納米,乳突之間相距50~200納米,乳突之間還有大量“大頭針”狀的納米棒,納米棒頂細(xì)根粗,直徑為50~100納米,棒與棒之間相距300~1000納米,高約為600納米。
此外,由于昆蟲翅面的主要成分為低表面能材料的蛋白質(zhì)、脂類和幾丁質(zhì),復(fù)合階層結(jié)構(gòu)及低表面能物質(zhì)的協(xié)同效應(yīng)使劃蝽后翅翅面表現(xiàn)出優(yōu)異的超疏水性。研究證實,這種超疏水性是使其浮力增大的主要因素。水滴在劃蝽后翅翅面的接觸角達(dá)到159°,滾動角約為8°。后翅面的這種復(fù)合結(jié)構(gòu)使其表面有更大的比表面積,超疏水翅能有效吸附空氣,使翅面在水下時形成空氣膜。
研究人員據(jù)此將劃蝽喻為“自然界的潛水艇”,認(rèn)為“相關(guān)研究將為研發(fā)適應(yīng)性強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度高、疏水性能穩(wěn)定的超疏水材料提供有益指導(dǎo)。這種機(jī)器蟲在偵察勘測、水質(zhì)監(jiān)控、液面清污、水下打撈等領(lǐng)域都具有廣泛的應(yīng)用前景。同時,我們期望該研究能對未來潛艇的設(shè)計制造提供借鑒和啟發(fā)?!?/P>