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Las Alas de la Mariposa Inspiran la Investigación de la Nanotecnología en Universidad Estatal de Ohio

Published on November 8, 2012 at 3:30 AM

Una mariposa Suramericana aleteó sus alas, e hizo una ráfaga de la investigación de la nanotecnología suceso en Ohio.

Éste es uno de una serie de imágenes que muestre la textura en la superficie de un ala de la mariposa. Los Representantes Técnicos estudiaron la textura para idear suciedad y las capas hidrófugas para los dispositivos tales como tubos y equipamiento médico. Un microscopio electrónico reveló las características de la micrómetro-escala que se asemejan a tejas en un techo, y una nanómetro-escala incluso más fina ofrece: ranuras paralelas en la superficie de las tejas. (Fotos de Jo McCulty, imágenes del microscopio electrónico por Bharat Bhushan y Gregory Bixler. Toda La cortesía de la Universidad Estatal de Ohio)

Los Investigadores aquí han tomado una nueva mirada en las alas de la mariposa y las hojas del arroz, y cosas aprendidas sobre su textura microscópica que podría mejorar una variedad de productos.

Por ejemplo, los investigadores podían limpiar el hasta 85 por ciento de sacuden lejos una superficie plástica revestida que imitó la textura de un ala de la mariposa, comparada al solamente 70 por ciento de una superficie plana.

En una aplicación reciente la Materia Suave del gorrón, la Universidad Estatal de Ohio dirige parte que las texturas aumentan el flujo flúido y evitan que las superficies consigan sucias - las características que se podrían imitar en las superficies de alta tecnología para los aviones y watercraft, las tuberías, y equipamiento médico.

La “Naturaleza ha desarrollado muchas superficies que son autolimpiadores o reducen resistencia aerodinámica,” dijo Bharat Bhushan, el Escolar y a Howard Eminentes D. Winbigler Profesor de Ohio de la ingeniería industrial en el Estado de Ohio. La “resistencia aerodinámica Reducida es deseable para la industria, si usted está intentando mover algunas gotas de la sangre con un nano-canal o millones de galones de petróleo crudo a través de una tubería. Y las superficies autolimpiadores serían útiles para el equipamiento médico - catéteres, o cualquier cosa que pudo abrigar bacterias.”

Bhushan y el estudiante doctoral Gregory Bixler utilizaron un microscopio electrónico y un profiler óptico para estudiar las alas de la mariposa Azul Gigante de Morpho (didius de Morpho) y de las hojas de la instalación de arroz Oriza sativa. Echaron las reproducciones plásticas de ambas texturas microscópicas, y compararon su capacidad de repeler la suciedad y el agua a las reproducciones de las escalas de pescados, de la piel del tiburón, y de las superficies planas llanas.

El Campo Común a Central y a Suramérica, el Morpho Azul es una mariposa icónica, estimada para su color y irisación azules brillantes. Más Allá de su belleza, tiene la capacidad de abandonar la suciedad y el agua con una vibración de sus alas.

Para una mariposa fuera en naturaleza, el tirante limpio es un asunto crítico, Bhushan explicó.

“Sus alas son tan delicadas que conseguir la suciedad o la humedad en ellas hace duro volar,” él dijeron. “Más, los varones y las hembras reconózcase por el color y los modelos en sus alas, y cada especie es única. Tan tienen que mantener sus alas brillantes y visibles para reproducirse.”

El microscopio electrónico reveló que las alas del Morpho del Azul no son tan lisas como observan al aro descubierto. En Lugar, la textura superficial se asemeja a un techo de la tabla de chilla con las filas de las tejas de traslapo que irradian fuera del cuerpo de la mariposa, sugiriendo que el agua y la suciedad caen las alas “como el agua de un techo,” a Bhushan dijo.

Las hojas del arroz proveyeron de un paisaje más surrealista bajo el microscopio, filas de las ranuras clasificadas, de cada uno del micrómetro (millionths de un contador) revestidas con los incluso topetones clasificados más pequeños, del nanómetro (billionths de un contador) - todo angulosos para dirigir las gotas de agua al vástago y hacia abajo a la base de la instalación. La hoja también tenía una capa cerosa resbaladiza, que guarda las gotitas de agua el fluir adelante.

Los investigadores quisieron probar cómo la mariposa se va volando y las hojas del arroz pudo visualizar algunas de las características de otras superficies que han estudiado, por ejemplo la piel del tiburón, que se reviste con las ranuras resbaladizas, microscópicas que hacen el agua fluir liso alrededor del tiburón. También probaron escalas de pescados, e incluyeron las superficies planas no-texturizadas para la comparación.

Después de estudiar todas las texturas cerca hacia arriba, los investigadores hicieron moldes de ellas en reproducciones del silicón y del plástico del molde. Para emular a la capa cerosa en las hojas del arroz y a la capa resbaladiza en la piel del tiburón (que en naturaleza es real mucosa), ella revistió todas las superficies con una capa especial que consistía en nanoparticles.

En una prueba, ella forró los tubos plásticos con las diversas texturas revestidas y activó el agua con ellas. La caída de presión resultante del agua en el tubo era una indicación del flujo flúido.

Para un tubo sobre la talla de una paja del cóctel, un guarnición fino de la textura de la piel del tiburón recubierta con los nanoparticles redujo la caída de presión del agua por el 29 por ciento comparado a la superficie no-revestida. La hoja revestida del arroz vino en segunda, con el 26 por ciento, y el ala de la mariposa vino en tercero con el alrededor 15 por ciento.

Entonces él sacudió las texturas con el polvo del carburo de silicio - un polvo industrial común que se asemeja a la suciedad natural - y probado cómo es fácil las superficies eran limpiar. Él sujetó las muestras a un ángulo de 45 grados y goteó el agua sobre ellas de una jeringa por dos minutos, de modo que cerca de dos cucharas de sopa de excesivo lavado con agua él en total. Usando software, él contó el número de partículas del carburo de silicio en cada textura antes y después de lavarse.

La piel del tiburón salió el más limpio, con el 98 por ciento de las partículas que se lavaban lejos durante la prueba. Vinieron Después la hoja del arroz, con el 95 por ciento, y el ala de la mariposa con el cerca de 85 por ciento que se lavaba lejos. Por la comparación, el solamente 70 por ciento se lavó lejos de la superficie plana.

Bushan piensa que la textura de la hoja del arroz se pudo adaptar especialmente al movimiento flúido de ayuda más eficientemente a través de los tubos, tales como canales en micro-dispositivos u oleoductos.

En cuanto a las alas hermosas del Morpho Azul, su capacidad de mantener la mariposa limpia y seca sugiere a él que la textura del techo de la tabla de chilla pudiera adaptarse al equipamiento médico, donde podría prevenir el incremento de bacterias.

Fuente: http://www.osu.edu

Last Update: 8. November 2012 04:47

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