Как крылья бабочек защищаются от ударов дождевых капель

Исследование показало, как микроскопические бугорки и нанослой воска на хрупких поверхностях, таких как крылья бабочек, перья птиц и листья растений, разрушают и распыляют дождевые капли, минимизируя ущерб.

Работа «How a Raindrop Gets Shattered on Biological Surfaces» опубликована 8 июня в Proceedings of the National Academy of Sciences.

• Это первое исследование, посвящённое взаимодействию высокоскоростных дождевых капель (скорость падения до 10 м/с) с супергидрофобными природными поверхностями.

• Удар капли представляет серьёзную опасность: для бабочки он сопоставим с падением шара для боулинга с неба на человека.

• Механизм защиты двухуровневый:

  1. Нанослой воска отталкивает воду.
  2. Микроскопические бугорки на поверхности прокалывают и разрывают расплывающуюся каплю, подобно тому, как иглы разрывают воздушный шар.

• Результат: Время контакта капли с поверхностью резко сокращается. Это:

  • Снижает силу удара.
  • Ограничивает теплообмен (холодная капля не успевает охладить мышцы крыла, необходимые для полёта).
  • Уменьшает вес воды на поверхности, что критично для полёта насекомых и птиц.

Исследование проводилось с помощью высокоскоростной съёмки (несколько тысяч кадров в секунду). Образцы (листья, перья, насекомые из коллекции Корнеллского университета) подвергались воздействию падающих с высоты ~2 метров капель воды.

Полученные данные в области биомимикрии могут привести к созданию новых материалов и покрытий, улучшающих защиту от обледенения, воды и физических повреждений.