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bet365官方官网:【工业之美】从白蚁翅膀上获得灵感,日本发明从雾中收集水分的新薄膜

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这种新薄膜有望用于开发表面自净材料,也可从雾气中收集水分。

图片来源:视觉中国

记者 | 徐宁

编辑 |

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在自然界中,许多植物和昆虫都有着结构特殊的表面。有一种生活在澳大利亚的白蚁,为避免天敌,它们常常会在雨季飞行。

这主要得益于它们翼翅上的精细特殊构造。这种构造被称为“双重湿润性”,能最大限度地减少翅膀与水滴间的相互作用,在雨天也能有效地帮助白蚁控制飞行。

日本龙谷大学等机构研究人员由此产生灵感,发明了一种新薄膜。它有望用于开发表面自净材料,不需要人工清洁就可保持物体表面干净;或用于从雾气中收集水分。

8月6日,英国《化学通讯》(Chemical Communications)杂志刊登了这一研究成果。

显微镜下澳大利亚白蚁的翼翅表面。图片来源:日本龙谷大学

研究论文显示,白蚁的翼翅表面覆盖着两种大小不一的突起,一种是长约50μm、宽约1μm的毛状突起,另一种是高约5-6μm的星状突起。

这些毛状突起可排斥大水滴,保护翼膜不受影响。星状突起则可在翼膜表面吸附微小雾滴,雾滴形成水滴后,再将水滴弹掉。

为模拟白蚁翼膜的这种表面构造。研究人员用光诱导晶体生长技术将两种二芳基乙烯分子混合起来,制造了一种结晶薄膜。

二芳基乙烯衍分子是著名的光致变色化合物,其光致变色性能,如同分异构体的热稳定性,甚至在结晶状态下也具有较高的光活性,在光致变色材料中具有优异的性能。

图1,经紫外线照射后,两种二芳基乙烯的微晶表面形成两种不同的针状晶体。图片来源:日本龙谷大学

研究人员观察到,两种二芳基乙烯的微晶表面经紫外线照射后,会有两种不同尺寸的针状晶体生长。如图1所示,当紫外线照射到1o的微晶膜后,会形成尺寸较大的1c针状晶体,这种晶状体具有排水性。

但在2o的微晶膜上持续地进行紫外线照射,当温度到达30℃时,微晶膜形成了尺寸较小的2c晶体。这种晶状体可以捕捉雾状水滴,等雾状水滴汇集变大后,又可将其反弹掉。

图2,两种及混合物二芳基乙烯微晶表面受水滴测试。图片来源:日本龙谷大学

最后,研究人员制作了由这两种二芳基乙烯混合物组成的微晶薄膜。他们观察到,这种薄膜和白蚁翅膀类似,它既能捕获雾状水滴又能排斥雨状水滴。

研究人员称,这一微晶薄膜能够吸附自然界中雾滴,即直径100μm以下的水滴,并形成更大的水滴供收集和利用。

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