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Posted in | Nanoanalysis

Le Ali della Farfalla Ispirano la Ricerca in Nanotecnologia in Ohio State University

Published on November 8, 2012 at 3:30 AM

Una farfalla Sudamericana ha agitato le sue ali ed ha indotto un turbine di neve di ricerca in nanotecnologia ad accadere nell'Ohio.

Ciò è una di una serie di immagini che mostra la tessitura sulla superficie di un'ala della farfalla. Gli Ingegneri hanno studiato la tessitura per inventare la sporcizia ed i rivestimenti resistenti all'acqua per le unità quali le condutture e l'attrezzatura medica. Un microscopio elettronico ha rivelato le funzionalità del micrometro-disgaggio che somigliano alle assicelle su un tetto e un nanometro-disgaggio ancora più fine caratterizza: scanalature parallele sulla superficie delle assicelle. (Foto da Jo McCulty, immagini del microscopio elettronico da Bharat Bhushan e da Gregory Bixler. Tutta La cortesia dell'Ohio State University)

I Ricercatori qui hanno catturato un nuovo sguardo alle ali della farfalla ed alle foglie del riso e le cose imparate circa la loro tessitura microscopica che potrebbe migliorare vari prodotti.

Per esempio, i ricercatori potevano pulire fino a 85 per cento di spolverano una superficie di plastica rivestita che ha imitato la tessitura di un'ala della farfalla, confrontata a soltanto 70 per cento fuori da una superficie piana.

In un'emissione recente della Materia Molle del giornale, l'Ohio State University costruisce il rapporto che le tessiture migliorano la quantità di fluido ed impediscono le superfici sporcarsi - caratteristiche che potrebbero essere imitate nelle superfici alta tecnologie per gli aerei e nautico, condutture e attrezzatura medica.

“La Natura ha evoluto molte superfici che sono autopulenti o diminuiscono la resistenza,„ ha detto Bharat Bhushan, lo Studioso dell'Ohio e Howard D. Winbigler il Professor Eminenti dell'ingegneria meccanica allo Stato dell'Ohio. “La resistenza Diminuita è desiderabile per l'industria, se stiate provando a muovere alcune gocce di sangue con un nano-Manica o milioni di galloni di petrolio greggio attraverso una conduttura. E le superfici autopulenti sarebbero utili per attrezzatura medica - cateteri, o qualche cosa che potrebbe harbor i batteri.„

Bhushan e lo studente di laurea Gregory Bixler hanno utilizzato un microscopio elettronico e un profilatore ottico per studiare le ali della farfalla Blu Gigante di Morpho (didius di Morpho) e delle foglie dell'impianto di riso Oriza sativa. Hanno fuso le repliche di plastica di entrambe le tessiture microscopiche ed hanno confrontato la loro capacità di respingere la sporcizia e l'acqua alle repliche delle squame, dell'interfaccia dello squalo e delle superfici piane normali.

Il Terreno Comunale al Centro e Sudamerica, il Morpho Blu è una farfalla iconica, stimata per il sui colore e iridescenza blu brillanti. Oltre la sua bellezza, ha la capacità di fondere fuori la sporcizia e l'acqua con uno sbattimento delle sue ali.

Per una farfalla fuori in natura, restare pulito è una questione critica, Bhushan ha spiegato.

“Le Loro ali sono così delicate che ottenere la sporcizia o l'umidità loro lo rende duro volare,„ lui hanno detto. “Più, maschi e femmine riconosca dal colore e dai reticoli sulle loro ali ed ogni le specie è uniche. Così devono tenere le loro ali luminose e visibili per riprodurrsi.„

Il microscopio elettronico ha rivelato che le ali del Morpho del Blu non sono liscie come guardano all'occhio nudo. Invece, la tessitura di superficie somiglia ad un tetto dell'assicella con le righe delle assicelle di sovrapposizione che si irradiano fuori dall'organismo della farfalla, suggerenti che l'acqua e la sporcizia laminino fuori dalle ali “come l'acqua fuori da un tetto,„ Bhushan ha detto.

Le foglie del riso hanno fornito ad un paesaggio più surreale sotto il microscopio, le righe delle scanalature graduate, di ciascuna di micrometro (millionths di un metro) coperte di ancora urti graduati di nanometro, più piccoli (billionths di un metro) - tutto l'ad angolo per dirigere le gocce di pioggia verso il gambo e giù verso la base dell'impianto. La foglia egualmente ha avuta un rivestimento cereo sdrucciolevole, che tiene le goccioline di acqua scorrere avanti.

I ricercatori hanno voluto provare come la farfalla traversa e foglie del riso potrebbe video alcune delle caratteristiche di altre superfici che hanno studiato, quale l'interfaccia dello squalo, che è coperta di scanalature sdrucciolevoli e microscopiche che inducono l'acqua a scorrere uniformemente intorno allo squalo. Egualmente hanno verificato le squame ed hanno compreso le superfici piane non strutturate per il confronto.

Dopo lo studio di tutte le tessiture vicino su, i ricercatori hanno fatto le muffe di loro in repliche della plastica della colata e del silicone. Per emulare il rivestimento cereo sulle foglie del riso ed il rivestimento sdrucciolevole sull'interfaccia dello squalo (che in natura è realmente mucosa), hanno riguardato tutte le superfici di nanoparticelle consistenti di un rivestimento speciale.

In una prova, hanno allineato le condutture di plastica con le tessiture rivestite differenti ed hanno spinto l'acqua con loro. La perdita di pressione risultante dell'acqua nella conduttura era un'indicazione di quantità di fluido.

Per una conduttura circa la dimensione di una paglia del cocktail, un rivestimento sottile della tessitura dell'interfaccia dello squalo ricoperta di nanoparticelle ha diminuito la perdita di pressione dell'acqua da 29 per cento confrontati alla superficie non rivestita. La foglia rivestita del riso è venuto in seconda, con 26 per cento e l'ala della farfalla è venuto nel terzo con intorno 15 per cento.

Poi hanno spolverato le tessiture con la polvere del carburo di silicio - una polvere industriale comune che somiglia alla sporcizia naturale - e provato quanto facile le superfici erano di pulire. Hanno tenuto i campioni ad un angolo di 45 gradi ed hanno gocciolato l'acqua sopra loro da una siringa per due minuti, di modo che circa due cucchiai da tavola di eccessivo lavabile loro nel totale. Facendo Uso di software, hanno contato il numero delle particelle del carburo di silicio su ogni tessitura prima e dopo il lavaggio.

L'interfaccia dello squalo è uscito il più pulito, con 98 per cento delle particelle che lavano fuori durante la prova. Dopo sono venuto la foglia del riso, con 95 per cento e l'ala della farfalla con circa 85 per cento che lavano fuori. Tramite il confronto, soltanto 70 per cento hanno rimosso della superficie piana.

Bushan pensa che la tessitura della foglia del riso potrebbe essere adatta particolarmente più efficientemente al movimento fluido d'aiuto tramite le condutture, quali i canali nelle micro-unità o negli oleodotti.

Quanto alle belle ali del Morpho Blu, la loro capacità di tenere la farfalla pulita ed asciutta suggerisce a lui che la tessitura del tetto dell'assicella potrebbe essere adatta all'attrezzatura medica, in cui potrebbe impedire la crescita dei batteri.

Sorgente: http://www.osu.edu

Last Update: 8. November 2012 04:44

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