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Posted in | Nanoanalysis
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As Asas da Borboleta Inspiram a Pesquisa da Nanotecnologia na Universidade Estadual do Ohio

Published on November 8, 2012 at 3:30 AM

Um Sul - a borboleta americana bateu suas asas, e fez com que uma agitação da pesquisa da nanotecnologia acontecesse em Ohio.

Este é uma de uma série de imagens que mostre a textura na superfície de uma asa da borboleta. Os Coordenadores estudaram a textura para planejar revestimentos da sujeira e do à prova de água para dispositivos tais como as tubulações e o equipamento médico. Um microscópio de elétron revelou as características da micrômetro-escala que se assemelham a telhas em um telhado, e uma nanômetro-escala mesmo mais fina caracteriza: sulcos paralelos na superfície das telhas. (Fotos por Jo McCulty, imagens do microscópio de elétron por Bharat Bhushan e por Gregory Bixler. Toda A cortesia da Universidade Estadual do Ohio)

Os Pesquisadores aqui tomaram um olhar novo nas asas da borboleta e nas folhas do arroz, e coisas aprendidas sobre sua textura microscópica que poderia melhorar uma variedade de produtos.

Por exemplo, os pesquisadores podiam limpar até 85 por cento de espanam fora uma superfície revestida do plástico que imitasse a textura de uma asa da borboleta, comparada a somente 70 por cento fora de uma superfície plana.

Em uma introdução recente da Matéria Macia do jornal, a Universidade Estadual do Ohio projecta o relatório que as texturas aumentam o fluxo fluido e impedem que as superfícies obtenham sujas - as características que poderiam ser imitadas em superfícies da alto-tecnologia para aviões e embarcação, encanamentos, e equipamento médico.

A “Natureza evoluiu muitas superfícies que são auto-limpeza ou reduzem o arrasto,” disse Bharat Bhushan, o Erudito de Ohio e Howard Eminentes D. Winbigler Professor da engenharia mecânica no Estado de Ohio. “O arrasto Reduzido é desejável para a indústria, se você está tentando mover algumas gotas de sangue com um nano-canal ou milhões de galões do petróleo bruto através de um encanamento. E as superfícies da auto-limpeza seriam úteis para o equipamento médico - catetes, ou qualquer coisa que pôde abrigar as bactérias.”

Bhushan e o estudante doutoral Gregory Bixler usaram um microscópio de elétron e um perfilador óptico para estudar as asas da borboleta Azul Gigante de Morpho (didius de Morpho) e das folhas da planta de arroz Oriza sativa. Moldaram réplicas plásticas de ambas as texturas microscópicas, e compararam sua capacidade para repelir a sujeira e a água às réplicas de escalas de peixes, de pele do tubarão, e de superfícies planas lisas.

A Terra Comum a Central e a Ámérica do Sul, o Morpho Azul é uma borboleta icónica, premiado para suas cor e iridescência azuis brilhantes. Além de sua beleza, tem a capacidade para moldar fora a sujeira e a água com uma vibração de suas asas.

Para uma borboleta para fora na natureza, ficar limpo é um assunto crítico, Bhushan explicou.

“Suas asas são tão delicadas que obter a sujeira ou a umidade nelas faz duro voar,” ele disseram. “Mais, homens e fêmeas reconheça-se pela cor e pelos testes padrões em suas asas, e cada espécie é original. Assim têm que manter suas asas brilhantes e visíveis a fim reproduzir.”

O microscópio de elétron revelou que as asas do Morpho do Azul não são tão lisas como olham ao olho nu. Em Lugar De, a textura de superfície assemelha-se a um telhado da ripa com as fileiras das telhas de sobreposição que irradiam para fora do corpo da borboleta, sugerindo que a água e a sujeira rolem fora das asas “como a água fora de um telhado,” Bhushan disse.

As folhas do arroz forneceram uma paisagem mais surreal sob o microscópio, as fileiras dos sulcos feitos sob medida, de cada um do micrômetro (milhonésimos de um medidor) cobertos com as mesmo colisões feitas sob medida menores, do nanômetro (billionths de um medidor) - toda angulares para dirigir pingos de chuva à haste e para baixo à base da planta. A folha igualmente teve um revestimento ceroso escorregadiço, que mantivesse as gotas de água fluir avante.

Os pesquisadores quiseram testar como a borboleta voa e as folhas do arroz pôde indicar algumas das características de outras superfícies que estudaram, como a pele do tubarão, que é coberta com os sulcos escorregadiços, microscópicos que fazem com que a água flua lisamente em torno do tubarão. Igualmente testaram escalas de peixes, e incluíram superfícies planas não-textured para a comparação.

Após ter estudado todas as texturas perto acima, os pesquisadores fizeram moldes delas em réplicas do silicone e do plástico do molde. Para emular o revestimento ceroso nas folhas do arroz e o revestimento escorregadiço na pele do tubarão (que na natureza é realmente mucoso), cobriu todas as superfícies com um revestimento especial que consiste em nanoparticles.

Em um teste, alinharam as tubulações plásticas com as texturas revestidas diferentes e empurraram a água com elas. A gota de pressão resultante da água na tubulação era uma indicação do fluxo fluido.

Para uma tubulação sobre o tamanho de uma palha do cocktail, um forro fino da textura da pele do tubarão revestida com os nanoparticles reduziu a gota de pressão da água por 29 por cento comparados à superfície não-revestida. A folha revestida do arroz veio no segunda, com 26 por cento, e a asa da borboleta veio no terço com ao redor 15 por cento.

Então espanaram as texturas com pó do carboneto de silicone - um pó industrial comum que se assemelhasse à sujeira natural - e testado como fácil as superfícies eram limpar. Guardararam as amostras em um ângulo de 45 graus e gotejaram a água sobre elas de uma seringa por dois minutos, de modo que aproximadamente duas colheres de água lavassem sobre eles no total. Usando o software, contaram o número de partículas do carboneto de silicone em cada textura antes e depois do lavagem.

A pele do tubarão saiu o mais limpo, com 98 por cento das partículas que lavam fora durante o teste. Vieram Em Seguida a folha do arroz, com 95 por cento, e a asa da borboleta com os aproximadamente 85 por cento que lavam fora. Pela comparação, somente 70 por cento lavaram fora da superfície plana.

Bushan pensa que a textura da folha do arroz pôde especialmente ser serida ao movimento fluido de ajuda mais eficientemente através das tubulações, tais como os canais nos micro-dispositivos ou nos oleodutos.

A respeito das asas bonitas do Morpho Azul, sua capacidade para manter a borboleta limpa e seca sugere-lhe que a textura do telhado da ripa possa serir o equipamento médico, onde poderia impedir o crescimento das bactérias.

Source: http://www.osu.edu

Last Update: 8. November 2012 04:46

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