Posted in | Nanoanalysis

De Vleugels van de Vlinder Inspireren het Onderzoek van de Nanotechnologie op de Universiteit van de Staat van Ohio

Published on November 8, 2012 at 3:30 AM

Een Zuidamerikaanse vlinder klapte zijn vleugels, en veroorzaakte een vlaag van nanotechnologieonderzoek om in Ohio te gebeuren.

Dit is één van een reeks beelden die de textuur op de oppervlakte van een vlindervleugel toont. De Ingenieurs bestudeerden de textuur om vuil en waterbestendige deklagen voor apparaten zoals pijpen en medische apparatuur te bedenken. Een elektronenmicroscoop openbaarde micrometer-schaal eigenschappen die op dakspanen op een dak, en een nog fijnere nanometer-schaal eigenschappen lijken: parallelle groeven op de oppervlakte van de dakspanen. (Foto's bij PB McCulty, elektronenmicroscoopbeelden door Bharat Bhushan en Gregory Bixler. Al hoffelijkheid van de Universiteit van de Staat van Ohio)

De Onderzoekers hebben hier gerenoveerde bij vlindervleugels en rijstbladeren, en geleerde dingen over hun microscopische textuur genomen die een verscheidenheid van producten kon verbeteren.

Bijvoorbeeld, konden de onderzoekers tot 85 percent van stof van een met een laag bedekte plastic oppervlakte schoonmaken die de textuur van een vlindervleugel nabootste, in vergelijking met slechts 70 percenten van een vlakke oppervlakte.

In een recente uitgave van de dagboek Zachte Kwestie, rapporteren de ingenieurs van de Universiteit van de Staat van Ohio dat de texturen vloeibare stroom verbeteren en oppervlakten verhinderen vuil te worden - kenmerken die in high-tech oppervlakten voor vliegtuigen en watercraft, pijpleidingen, en medische apparatuur zouden kunnen worden nagebootst.

De „Aard heeft vele oppervlakten geëvolueerd die zelfreinigend zijn of belemmering,“ bovengenoemde Bharat Bhushan, de Eminente Geleerde en Howard D. Winbigler Professor van Ohio van werktuigbouw bij de Staat van Ohio verminderen. De „Verminderde belemmering is wenselijk voor de industrie, of u probeert om een paar dalingen van bloed door een nano-kanaal of miljoenen gallons ruwe olie door een pijpleiding te bewegen. En de zelfreinigende oppervlakten zouden voor medische apparatuur - catheters, of om het even wat nuttig zijn die havenbacteriën.“ zouden kunnen

Bhushan en de doctorale student Gregory Bixler gebruikten een elektronenmicroscoop en een optische profiler aan studievleugels van de Reuze Blauwe vlinder Morpho (didius Morpho) en bladeren van de rijstinstallatie sativa Oriza. Zij goten plastic replica's van zowel microscopische texturen, als vergeleken hun capaciteit om vuil en water aan replica's van vissenschalen, haaihuid, en duidelijke vlakke oppervlakten af te weren.

Gemeenschappelijk voor Midden- en Zuid-Amerika, is Blauwe Morpho een iconische vlinder, gewaardeerd voor zijn briljante blauwe kleur en irisatie. Voorbij zijn schoonheid, heeft het de capaciteit om vuil en water met een opwinding van zijn vleugels af te danken.

Voor een vlinder uit in aard, die schoon is een kritieke kwestie, verklaarde Bhushan blijft.

„Hun vleugels zijn zo gevoelig dat het krijgen van vuil of vochtigheid op hen het hard maakt te vliegen,“ hij zeiden. „Plus, erkennen de mannetjes en de wijfjes elkaar door de kleur en patronen op hun vleugels, en elke species is uniek. Zo moeten zij hun vleugels helder en zichtbaar houden te reproduceren.“

De elektronenmicroscoop openbaarde dat de vleugels van Blauwe Morpho niet zo vlot zijn aangezien zij aan het naakte oog kijken. In Plaats Daarvan, lijkt de oppervlaktetextuur op een dakspaandak met rijen van overlappende dakspanen die uit van het lichaam van de vlinder uitstralen voorstelt, dat dat het water en het vuil van de vleugels „zoals water van een dak rollen,“ bovengenoemde Bhushan.

De rijstbladeren verstrekten een surreal landschap onder de microscoop, met rijen van micrometer (miljoensten van een meter) rangschikte groeven, rangschikte elk behandeld met nog kleiner, nanometer- (miljardsten van een meter) builen - allen hoekig aan directe regendruppels aan de stam en beneden aan de basis van de installatie. Het blad had ook een gladde wasachtige deklaag, die de waterdruppeltjes houdt stromend.

De onderzoekers wilden testen hoe de vlindervleugels en de rijstbladeren enkele kenmerken van andere oppervlakten zouden kunnen tonen die zij, zoals haaihuid hebben bestudeerd, die met gladde, microscopische groeven behandeld is die water om regelmatig rond de haai veroorzaken te stromen. Zij testten ook vissenschalen, en omvatten niet geweven vlakke oppervlakten voor vergelijking.

Na het bestuderen van alle texturen dicht omhoog, maakten de onderzoekers vormen van hen in silicone en goten plastic replica's. Om de wasachtige deklaag op de rijstbladeren en de gladde deklaag op haaihuid (die in aard eigenlijk slijmerig) is na te streven, behandelden zij alle oppervlakten met een speciale deklaag die uit nanoparticles bestaat.

In één test, voerden zij plastic pijpen met de verschillende met een laag bedekte texturen en duwden water door hen. De resulterende daling van de waterdruk in de pijp was een aanwijzing van vloeibare stroom.

Voor een pijp over de grootte van een cocktailstro, verminderde een dunne die voering van de textuur van de haaihuid met nanoparticles met een laag wordt bedekt de daling van de waterdruk door 29 percenten in vergelijking met de niet-met een laag bedekte oppervlakte. Het met een laag bedekte rijstblad kwam in tweede, met 26 percenten, en de vlindervleugel kwam in derde met rond 15 percenten.

Dan bestrooiden zij de texturen met het poeder van het siliciumcarbide - een gemeenschappelijk industrieel poeder dat op natuurlijk vuil lijkt - en getest hoe gemakkelijk de oppervlakten moesten schoonmaken. Zij hielden de steekproeven bij een 45 graadhoek en dropen water over hen van een spuit twee minuten, zodat ongeveer twee soeplepels van water over hen in totaal wasten. Gebruikend software, telden zij het aantal deeltjes van het siliciumcarbide op elke textuur before and after was.

De haaihuid kwam uit het schoonst, met 98 percent van de deeltjes die weg tijdens de test wassen. Kwam Daarna het rijstblad, met 95 percenten, en de vlindervleugel met ongeveer 85 percenten weg was. Door vergelijking, slechts 70 die percenten weg van de vlakke oppervlakte worden gewassen.

Bushan denkt dat de textuur van het rijstblad vooral voor efficiënter het helpen van vloeibare beweging door pijpen, zoals kanalen in micro-apparaten of oliepijpleidingen zou kunnen worden aangepast.

In verband met de mooie vleugels van Blauwe Morpho, stelt hun capaciteit om de vlinder schoon en droog te houden aan hem voor dat de textuur van het dakspaandak medische apparatuur zou kunnen aanpassen, waar het de groei van bacteriën kon verhinderen.

Bron: http://www.osu.edu

Last Update: 8. November 2012 04:43

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit