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蝴蝶翼在俄亥俄州立大學啟發納米技術研究

Published on November 8, 2012 at 3:30 AM

南美蝴蝶拍動了其翼,并且造成納米技術研究慌張在俄亥俄發生。

這是顯示在蝴蝶翼的表面的紋理的其中一個一系列的圖像。 工程師學習紋理構想土和設備的防水塗層例如管道和醫療設備。 電子顯微鏡顯示了類似於在屋頂的木瓦的測微表縮放比例功能,并且一個更加細致的毫微米縮放比例以為特色: 在木瓦的表面的並行凹線。 (照片 Jo McCulty,電子顯微鏡圖像 Bharat Bhushan 和格雷戈裡 Bixler。 俄亥俄州立大學所有禮貌)

這裡研究員採取了新的查找在蝴蝶翼和米葉子和關於可能改進各種各樣的產品的他們的微觀紋理的瞭解的事情。

例如,研究員只能清洗 85% 重溫仿造蝴蝶翼的紋理的上漆的塑料表面,與 70% 比較一個平面。

在日記帳軟的問題的一個最近問題,俄亥俄州立大學設計報道紋理提高流體流動并且防止表面獲得壞 - 在航空器的高科技表面可能被仿造和船只、傳遞途徑和醫療設備的特性。

「本質演變自清洗或減少阻力的許多表面」,說 Bharat Bhushan,俄亥俄機械工程的突出的學者和霍華德 D. Winbigler 教授在俄亥俄狀態。 「減少的阻力為行業是理想的,您是否設法通過納諾通道或百萬加侖移動一些滴血液原油通過傳遞途徑。 并且自清洗表面是也許懷有細菌的有用為醫療設備 - 導尿管或者任何」。

Bhushan 和博士生格雷戈裡 Bixler 使用一臺電子顯微鏡和一臺光學仿形銑床學習巨型藍色 Morpho 糧食作物漂白亞麻纖維的 Oriza 的蝴蝶 (Morpho didius) 和葉子的翼。 他們轉換了兩微觀紋理塑料複製品,并且比較了他們的能力排斥土和水到魚鱗、鯊魚皮膚和無格式平面複製品。

公用向中美洲和南美洲,藍色 Morpho 是一隻圖標式的蝴蝶,得獎為其精采藍色顏色和彩虹色。 在其秀麗之外,它有這個能力轉換土和水與其翼振翼。

對於一隻蝴蝶本質上,堅持乾淨是關鍵問題, Bhushan 解釋了。

「他們的翼是很精美的獲得土或濕氣在他們使難飛行」,他說。 「加上,男和女性请由顏色和模式互相認可在他們的翼,并且每個種類是唯一的。 因此他們必須保持他們的翼明亮和可視為了再生產」。

電子顯微鏡表示藍色 Morpho 的翼不是一樣平穩的,像他們查找對肉眼。 反而,表面紋理類似於有放熱從蝴蝶的機體的重疊的木瓦行的一個牆板屋頂,建議水和土印出翼 「像屋頂的水」, Bhushan 說。

米葉子提供更加超現實的橫向在顯微鏡下,以測微表 (millionths 儀表) 大小的凹線,其中每一的行條用更小,毫微米 (儀表的 billionths) 大小的爆沸包括的 - 所有有角度處理雨珠到這個詞根和下來到這個工廠的基礎。 葉子也有溜滑蠟狀的塗層,繼續水滴流。

他們學習了的研究員要測試蝴蝶如何飛過,并且米葉子也許顯示某些其他表面的特性,例如鯊魚皮膚,用溜滑,微觀凹線包括造成水在這個鯊魚附近順利地流。 他們也測試了魚鱗,并且包括了比較的非織地不很細平面。

在學習所有紋理以後緊密,研究員做模子他們在硅樹脂和轉換塑料複製品。 要模擬在米葉子的蠟狀的塗層和在的溜滑塗層本質上實際上是黏液的) 的鯊魚皮膚 (他們用包括 nanoparticles 的特殊塗層報道所有表面。

在一個測試,他們排行了有不同的上漆的紋理的塑料管道并且穿過水他們。 在管道的發生的水壓下落是流體流動的表示。

对一個管道大約雞尾酒秸桿的範圍,鯊魚用 nanoparticles 塗的皮膚紋理稀薄的襯裡由 29% 減少了水壓下落與非上漆的表面比較。 上漆的米葉子進來第二,與 26%,并且蝴蝶翼進來與大約 15% 的第三。

然後他們拂去與碳化硅粉末的紋理的灰塵 - 類似於自然土 - 的一粒公用行業粉末,并且測試多麼容易表面是清洗。 他們拿著範例在 45 度漁并且滴下了在他們的水從一個注射器二分鐘,因此大約二把大湯匙水洗滌了在他們總共。 在洗滌前後,使用軟件,他們計數了在每紋理的碳化硅微粒的數量。

鯊魚皮膚出來了最乾淨,與洗滌在這個測試期間的 98% 的微粒。 其次來米葉子,有 95% 的和有大約洗滌 85% 的蝴蝶翼。 比較起來,仅 70% 洗滌了這個平面。

Bushan 認為米葉子紋理也許更加高效地特別是配合與幫助的可變的移動通過管道,例如在微型設備或輸油管的通道。

至於藍色 Morpho 的美麗的翼,他們的能力保持這隻蝴蝶乾淨和乾燥建議给他牆板屋頂紋理也許配合醫療設備,它可能防止細菌增長。

來源: http://www.osu.edu

Last Update: 8. November 2012 04:42

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