Результаты исследования могут помочь инженерам разработать более совершенные гидроизоляционные материалы.
Для людей удар по лицу дождевыми каплями может создать легкий дискомфорт. Однако для деликатных организмов, как бабочки, капли дождя эквивалентны тому, как человека бьет шарами для боулинга, падающие с неба.
Ученые провели исследование, как бабочкам удается справиться с ударами капель и обнаружили, что они имеют специальную водоотталкивающую структуру.
Об этом пишет Science Alert.
Попадание под капли дождя является самым опасным событием для этого вида мелких животных.
Юнг объясняет, что сила удара наносит вред импульсу полета насекомых и может лишить тепла, поэтому ограничение времени контакта дождевыми каплями имеет решающее значение.
Синхо Ким, Юнг и его коллеги исследовали, как различные животные и растения смягчают эту потенциальную опасность. Они использовали высокоскоростную камеру, которая снимает от 5 тыс. до 20 тыс. кадров в секунду, чтобы наблюдать влияние воды на бабочек, стрекоз, перья олуша и листья Катсура.
В предыдущих исследованиях проводились аналогичные наблюдения ударов при падении на скоростях, намного меньших, за реальные. В новом исследовании команда сбрасывала воду на своих субъектов на высоких скоростях и записывала различную динамику влияния.
Они заметили, что когда капля соприкасается с поверхностью листа или крыла бабочки, она падает на микроскопические неровности или шипы, которые создают ударные волны в миниатюрном водоеме. Эти волны мешают друг другу, заставляя каплю образовывать морщинистый рисунок во время распространения с различной толщиной всем объемом.
Затем, как только капля собирается отскочить, волновой эффект позволяет шипам на поверхности крыла пробивать отверстия прямо через водную пленку, которая разрывает каплю на крошечные фрагменты.
Наноразмерный слой воска на этих естественных поверхностях помогает отталкивать воду. Это, наряду с фрагментацией капли, уменьшает время контакта между жидкостью и поверхностью до 70%, обнаружили исследователи.
Имея эти двухуровневые структуры - одну микромасштабную (грубую неровную структуру) и другую наноразмерную эти организмы могут иметь суперводоотталкивающую поверхность.
Более глубокое понимание того, как микрошипы на крыльях бабочек разбивают капли дождя, может помочь инженерам разработать более совершенные гидроизоляционные материалы.
Напомним, ученые обнаружили, что шмели, используя свои челюсти и хоботки, делают отверстия в листьях растений, заставляя их цвести на несколько недель раньше, чем обычно, и таким образом обеспечивают других насекомых пищей.