Nanotechnologia

Nowe spojrzenie na sposób, w jaki owady wykorzystują krople wody do usuwania brudu i zanieczyszczeń z ich ciał, może przyczynić się do zwiększenia wydajności samoczyszczących się urządzeń. Wiele żywych organizmów, takich jak cykady, gekony czy kwiaty lotosu, wytworzyło na swoim ciele powierzchnię odpychającą wodę. Pokrywa ją ultracienka warstwa wosku, która sprawia, że woda zbiera się w idealnie okrągłe krople. Niedawno mechanizm, za pomocą którego krople spotykają się, skaczą i toczą po powierzchni skrzydeł owadów i roślin, oczyszczając je z brudu, stał się przedmiotem badań naukowców.

Podobne techniki mogłyby znaleźć zastosowanie w udoskonaleniu konstrukcji i funkcjonalności sztucznych urządzeń samoczyszczących się, takich jak powłoki na panele słoneczne, przednie szyby samochodów czy biosensory.

Zespół badaczy z Wydziału Inżynierii Uniwersytetu Edynburskiego zbadał, jak działa mechanizm samoczyszczania na skrzydłach cykad. Korzystając z symulacji komputerowych, wspomaganych przez superkomputer ARCHER2, odkryli, że zanieczyszczenia można usunąć na dwa sposoby. Wybór metody zależy od sił przyciągania między kroplami wody, zanieczyszczeniem a cząstkami na powierzchni skrzydeł owadów. Badanie to ukazało się w czasopiśmie Nano Letters.

Wyniki badań pokazują, że gdy siła przyciągania kropli wody przewyższa siłę, która przyciąga zanieczyszczenie do powierzchni, zanieczyszczenie zostaje wchłonięte przez kroplę, która następnie toczy się lub odskakuje od skrzydeł cykady.

W innych przypadkach, siły przyciągania generowane przez wiele złączonych kropel tworzą kształt przypominający balon na gorące powietrze i odpychają zanieczyszczenia ze skrzydeł.

„Mamy teraz lepsze zrozumienie, w jaki sposób powierzchnie mogą być pasywnie oczyszczane bez użycia dodatkowego źródła energii. Ta praca otwiera szerokie możliwości w zakresie przyszłych badań i rozwoju nowych eksperymentów związanych z powierzchniami samoczyszczącymi się,” mówi dr Sreehari Perumanathk.

„To badanie ujawnia kluczowe parametry, niezbędne do skutecznego usuwania zanieczyszczeń z powierzchni, i otwiera nowe ścieżki dla wykorzystania precyzyjnego montażu w przyszłych urządzeniach elektronicznych i biosensorach,” dodaje dr Matthew Borg.

Źródło artykułu: https://nano-magazine.com/news/2023/6/5/new-self-cleaning-technologies-could-be-inspired-by-insect-wings