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中國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)水面昆蟲不沉的奧秘

閱讀:1644      發(fā)布時(shí)間:2010-03-16
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文章來源:北京東方德菲膠體化學(xué)儀器有限公司
 
據(jù)英國(guó)自然科學(xué)雜志11月3日(北京時(shí)間11月4日)發(fā)自倫敦的報(bào)道,中國(guó)科學(xué)家已探明一種叫水黽的昆蟲是如何實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地站在水面上而不會(huì)沉沒的奧秘。 中國(guó)科學(xué)院化學(xué)研究所的江雷及其博士生高雪峰揭開了這一秘密。水黽之所以能安全地生活在水面上,站立或快速行走,并不像一些研究者所認(rèn)為地那樣,依靠的是分泌的油脂所產(chǎn)生地表面張力效應(yīng)。實(shí)際上,水黽是利用其腿部特殊地分級(jí)地微納米結(jié)構(gòu)地效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了超疏水的屬性。 江雷等人在自然科學(xué)雜志的一片研究報(bào)告中指出,盡管分泌在水黽腿部表面地油脂是疏水的,但它所提供地表面張力是非常小的,可以支撐水黽靜靜地站立在水面上,就如同涂抹了食用油地變形針能飄浮在水面一樣,然而卻是不足以支持昆蟲在水面上快速奔跑的,因?yàn)樯晕⒌慕佑|或其他的擾動(dòng)就會(huì)使得它沉沒。 通過高分辨的場(chǎng)發(fā)射電子掃描顯微鏡的觀察,研究者發(fā)現(xiàn)水黽的腿上覆蓋有無數(shù)取向的針形的細(xì)小鋼毛,這些鋼毛的長(zhǎng)度大部分是50 m, 直徑從根部的1~3 m漸變至尖部的幾百個(gè)納米。有趣的是,在每個(gè)鋼毛的表面還有更加精細(xì)的螺旋的納米尺度的溝槽結(jié)構(gòu)。正是這種特殊的微納米結(jié)構(gòu),使得空氣能夠被有效地吸附在這些微米鋼毛和納米溝槽的縫隙內(nèi),在其表面形成了一層穩(wěn)定的氣膜,從而阻礙了水滴的浸潤(rùn),宏觀上表現(xiàn)出水黽腿的超疏水特性,允許它在水面上踩出4毫米多深的水渦也不會(huì)刺破水面。對(duì)其腿的力學(xué)測(cè)量表明:僅僅一條腿在水面的大支持力就達(dá)到了其身體總重量的15倍。正是水黽在水面上的這種*的負(fù)載能力,允許它毫不費(fèi)力地站在水面上,并能快速地奔跑和跳躍,即使在暴風(fēng)驟雨或湍急的水流中也能行動(dòng)自如而不會(huì)淹死。這一新的發(fā)現(xiàn)將有助于指導(dǎo)設(shè)計(jì)出新型的微型水上機(jī)器,比如:不會(huì)沉沒、低的流體阻力、快速的推進(jìn)能力、驅(qū)動(dòng)耗能低,不會(huì)產(chǎn)生污染與環(huán)境友好。 全文請(qǐng)下面鏈接 http://www.livescience.com/animalworld/041103_water_strider.html http://news.nationalgeographic.com/news/2004/11/1103_041103_water_striders.html 
 

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