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Les Ailes de Guindineau Inspirent la Recherche En Matière de Nanotechnologie à l'Université De L'Etat D'Ohio

Published on November 8, 2012 at 3:30 AM

Un guindineau Sud-américain a agité ses ailes, et a fait produire une bourrasque de la recherche en matière de nanotechnologie en Ohio.

C'est un d'une suite d'images qui affiche la texture sur la surface d'une aile de guindineau. Les Ingénieurs ont étudié la texture pour concevoir des saletés et les couches résistant à l'eau pour des dispositifs tels que des tuyaux et le matériel médical. Un microscope électronique a indiqué les caractéristiques techniques de micromètre-échelle qui ressemblent à la zona sur un toit, et une nanomètre-échelle encore plus fine comporte : incisions parallèles sur la surface de la zona. (Photos par Jo McCulty, images de microscope électronique par Bharat Bhushan et Gregory Bixler. Tout L'accueil d'Université De L'Etat D'Ohio)

Les Chercheurs ici ont pris un nouveau look aux ailes de guindineau et aux lames de riz, et des choses apprises au sujet de leur texture microscopique qui pourrait améliorer un grand choix de produits.

Par exemple, les chercheurs pouvaient nettoyer jusqu'à 85 pour cent de poudrent hors circuit une surface en plastique enduite qui a imité la texture d'une aile de guindineau, comparée à seulement 70 pour cent hors d'une surface plane.

Dans une délivrance récente de la Substance Molle de tourillon, l'Université De L'Etat D'Ohio conçoit le signaler que les textures augmentent l'écoulement de fluide et empêchent des surfaces de devenir modifiées - les caractéristiques qui pourraient être imitées dans les surfaces de pointe pour des aéronefs et navire, des pipelines, et matériel médical.

La « Nature a évolué beaucoup de surfaces qui sont autonettoyantes ou réduisent le frottement, » a dit Bharat Bhushan, Chercheur Éminent et Howard D. Winbigler Professeur de l'Ohio de l'industrie mécanique à la Condition de l'Ohio. « Le frottement Réduit est désirable pour l'industrie, si vous essayez de déménager quelques gouttes de sang par un nano-tunnel ou des millions de gallons de pétrole brut par un pipeline. Et les surfaces autonettoyantes seraient utiles pour le matériel médical - cathéters, ou quelque chose qui pourraient héberger des bactéries. »

Bhushan et étudiant au doctorat Gregory Bixler ont utilisé un microscope électronique et un profileur optique pour étudier des ailes du guindineau Bleu Géant de Morpho (didius de Morpho) et des lames des sativas d'Oriza de centrale de riz. Ils ont moulé les reproductions en plastique des deux textures microscopiques, et comparé leur capacité de repousser les saletés et l'eau aux reproductions des échelles de poissons, de la peau de requin, et des surfaces planes ordinaires.

Le Terrain Communal vers Central et l'Amérique du Sud, le Morpho Bleu est un guindineau iconique, prisé pour sa couleur et irisation bleues brillantes. Au Delà de sa beauté, il a la capacité de mouler hors circuit les saletés et l'eau avec un flutter de ses ailes.

Pour un guindineau à l'extérieur en nature, rester propre est un problème critique, Bhushan a expliqué.

« Leurs ailes sont si fragiles que l'obtention des saletés ou de l'humidité sur elles le rende dur pour voler, » il ont dit. « Plus, des mâles et des femelles identifiez-vous par la couleur et les configurations sur leurs ailes, et chaque substance est seule. Ainsi elles doivent maintenir leurs ailes lumineuses et visibles afin de se reproduire. »

Le microscope électronique a indiqué que les ailes du Morpho de Bleu ne sont pas aussi lisses qu'elles examinent à l'oeil nu. Au Lieu De Cela, la texture extérieure ressemble à un toit de bardeau avec des lignes de zona superposante rayonnant à l'extérieur du fuselage du guindineau, suggérant que l'eau et les saletés tombent les ailes « comme l'eau hors d'un toit, » Bhushan a dit.

Les lames de riz ont fourni à un horizontal plus surréaliste sous le microscope, des lignes des incisions classées, de chacune du micromètre (millionths d'un compteur) couvertes encore mémoires annexes classées de plus petites, du nanomètre (milliardièmes d'un compteur) - tout à angles pour diriger des gouttes de pluie vers la cheminée et vers le bas vers la base de la centrale. La lame a également eu une couche cireuse glissante, qui continue les gouttelettes d'eau circuler le long.

Les chercheurs ont voulu tester comment le guindineau s'envole et des lames de riz pourrait afficher certaines des caractéristiques d'autres surfaces qu'ils ont étudiées, comme la peau de requin, qui est couverte d'incisions glissantes et microscopiques qui font circuler l'eau régulièrement autour du requin. Ils ont également testé des échelles de poissons, et ont inclus les surfaces planes non-texturisées pour la comparaison.

Après avoir étudié toutes les textures étroitement, les chercheurs ont effectué des moulages de elles en reproductions de silicone et de plastique de moulage. Pour émuler la couche cireuse sur les lames de riz et la couche glissante sur la peau de requin (qui en nature est réellement muqueuse), elles ont couvert toutes les surfaces de couche spéciale se composant des nanoparticles.

Dans un test, elles ont rayé les tuyaux en plastique avec les différentes textures enduites et ont poussé l'eau par elles. La chute de pression donnante droit de l'eau dans le tuyau était un signe d'écoulement de fluide.

Pour un tuyau au sujet de la taille d'une paille de cocktail, une garniture mince de texture de peau de requin a enduit de la chute de pression réduite de l'eau de nanoparticles par 29 pour cent de comparé sur la surface non-enduite. La lame enduite de riz est venue dans la deuxième, avec 26 pour cent, et l'aile de guindineau est venue dans le tiers avec environ 15 pour cent.

Alors ils ont poudré les textures avec la poudre de carbure de silicium - une poudre industrielle commune qui ressemble aux saletés naturelles - et testé combien facile les surfaces étaient de nettoyer. Ils ont retenu les échantillons à une cornière de 45 degrés et se sont égouttés l'eau au-dessus de eux d'une seringue pendant deux mn, de sorte qu'environ deux cuillères à soupe de fini lavé à l'eau elles au total. Utilisant le logiciel, ils ont compté le nombre de particules de carbure de silicium sur chaque texture avant et après le lavage.

La peau de requin a sorti le plus propre, avec 98 pour cent des particules lavant hors circuit pendant le test. Ensuite sont venues la lame de riz, avec 95 pour cent, et l'aile de guindineau avec environ 85 pour cent enlevant. Par comparaison, seulement 70 pour cent ont enlevé de la surface plane.

Bushan pense que la texture de lame de riz pourrait être particulièrement adaptée au mouvement liquide de aide plus efficacement par des tuyaux, tels que des tunnels dans les micro-dispositifs ou des oléoducs.

Pour les belles ailes du Morpho Bleu, leur capacité de maintenir le guindineau propre et sec suggère à lui que la texture de toit de bardeau pourrait adapter au matériel médical, où elle pourrait éviter l'accroissement des bactéries.

Source : http://www.osu.edu

Last Update: 8. November 2012 04:43

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