Уникальные крылья цикад станут ключом к разработке самоочищающихся стекол

Природа постоянно вдохновляет ученых на новые свершения. Некоторые идеи, как супертеплые гидрокостюмы на основе бобриной шкуры, еще находятся в стадии разработки. Другие уже давно стали частью жизни человека — например, липучка на основе репейника, или поезд-пуля, созданный по образцу длинного узкого клюва зимородка.

Одним из новых изобретений, придуманным благодаря животным, могут стать самоочищающиеся поверхности — по аналогии с крыльями цикад. Эти насекомые, возможно, подскажут людям ключ к избавлению от необходимости постоянной уборки.

Благодаря особой текстуре крыльев цикады утренняя роса конденсируется на них и постепенно превращается в маленькие капельки воды. Эти капельки удаляют частицы пыли и микроорганизмы, сталкиваясь друг с другом или скатываясь с крыльев насекомого. Цикады — не единственные насекомые, у которых развилось самоочищающееся тело, к примеру, многие бабочки тоже могут похвастать такими крыльями.

Если на большинство поверхностей пролить жидкость, она просто растечется по поверхности и останется на ней. Но на крыльях цикады капли росы ведут себя по-другому, так как они обладают чрезвычайной водоотталкивающей способностью. Поверхность крыльев цикады содержит сложную структуру из тысяч крошечных конусов, покрытых воском. Капли воды, попадая на крыло, принимают форму «бусинки», так как стремятся минимизировать контакт с поверхностью крыла. Этому способствуют воск и конические наконечники, которые не позволяют сферическим каплям воды проникать внутрь мембраны крыла.

Эффект можно сравнить с надутым воздушным шаром, который положили на гвозди. Он не лопнет, ведь давление распределено по всем гвоздям. Покрытые воском конусы способствуют легкому движению капель по крыльям цикад, что помогает собирать на своем пути всю грязь.

До сих пор оставалось неясным, как слишком мелкие капли собирают грязь. Оказалось, что маленькие капельки со временем сливаются со своими соседями, после чего не скатываются, а отскакивают от поверхности. Именно поверхностное натяжение капли жидкости, находящейся в форме воздушного шарика, захватывает грязь. Когда капля приобретает форму воздушного шара, под которым находится грязь, она непроизвольно отрывает грязь от поверхности.

Впрочем, капли воды не могут удалить все загрязнения таким образом. Например, на крыльях цикады капли могут смывать крошечные частицы песка, но не сажи. Однако механизм очистки остается неизменным независимо от того, прыгают или катятся капли, пишет Phys.org со ссылкой на исследование в журнале American Chemical Society.

В будущем инженеры смогут использовать новые знания о крыльях цикад при проектировании новых изделий. Вполне вероятно, что людям больше не придется брызгать водой и протирать оконные стекла и другие поверхности — они будут очищаться сами. Супергидрофобное покрытие также может помочь предотвратить образование инея на различных поверхностях в зимнее время, например, на лобовом стекле автомобиля.