Свежее понимание того, как насекомые используют капли воды для смывания грязи и загрязняющих веществ со своего тела, может помочь улучшить производительность самоочищающихся устройств, говорится в исследовании. Многие живые существа, в том числе цикады, гекконы и растения лотоса, развили водоотталкивающие восковые поверхности, на которых утренняя роса образует идеально круглые капли.

Теперь ученые раскрыли точные механизмы, с помощью которых эти капли встречаются, прыгают и скатываются с крыльев насекомых и поверхностей растений, унося с собой крошечные загрязняющие вещества. По словам экспертов, аналогичные методы можно использовать для улучшения конструкции и функциональности искусственных самоочищающихся устройств, включая покрытия для солнечных батарей, ветровых стекол автомобилей и биосенсоров.

Группа исследователей из Инженерной школы Эдинбургского университета наблюдала, как механизм самоочищения работает на крыльях цикад.

Используя компьютерное моделирование на базе суперкомпьютера ARCHER2, они обнаружили, что загрязняющие вещества можно удалить двумя способами — в зависимости от сил притяжения между каплями воды, загрязняющим веществом и молекулами на поверхности крыльев насекомого. Исследование опубликовано в журнале Nano Letters.

Результаты показывают, что, когда сила капли воды выше, чем сила, прижимающая загрязняющее вещество к поверхности, загрязняющее вещество поглощается каплей, которая затем скатывается или спрыгивает с крыльев цикады.

В других случаях подъемная сила, создаваемая множеством капель, сливающихся вместе, катапультирует загрязняющие вещества с крыльев в завораживающую форму капли, напоминающую воздушный шар.

«Теперь мы лучше понимаем, как можно пассивно обеззараживать поверхности без использования источника энергии. Эта работа открывает широкие возможности для будущих исследований и разработки новых экспериментов для самоочищающихся поверхностей», — говорит доктор Срихари Перуманатк.

«Это исследование раскрывает критические параметры, необходимые для эффективного удаления загрязняющих веществ с поверхностей, и открывает новые возможности для использования точной сборки в будущей электронике и биосенсорах», — говорит доктор Мэтью Борг.

https://phys.org/news/2023-06-insect-wings-self-cleaning-technologies.html