Выявлены принципы поверхностей, к которым не могут прилипать насекомые
Жуки, тараканы, муравьи будут иметь большие сложности в будущем, если захотят поползать по стене или кондиционеру. Это станет возможным благодаря новой антиклейкой поверхности, разработке профессора Томаса Спека (Thomas Speck), доктора Беттины Прюм (Bettina Prüm) и доктора Хольгера Бона (Holger Bohn), в сотрудничестве с группой по изучению биомеханики растений из Фрайбургского университета. Команда ученых изучала поверхность растений, чтобы определить, как форма их клеток, микроструктура и химический состав влияет на то, что насекомые способны к ней прилипать.
Исследователи провели ряд экспериментов, в которых они пускали колорадских жуков на поверхности различных растений, а также их копии из синтетических смол, чтобы проверить способность прилипать.
Команда использовала высокочувствительный датчик для измерения тяговое усилие жуков на различных поверхностях. Они обнаружили, что волнистая или сильно искривленная структура способствует увеличению способности приклеиваться, а кутикулярные складки на поверхности, наоборот, вызывали снижение данного свойства у жуков.
Кутикулярные складки – это крошечные складки на кутикуле, защитном слое на поверхности листа, которые напоминают полиэстер. Самой труднопроходимой поверхностью для жуков оказалась поверхность с кутикулярными складками высотой и шириной около 0,5 мкм, находившимися на расстоянии от 0,5 до 1,5 мкм друг от друга. «Это является идеальной антиклейкой поверхностью. Насекомые соскальзывают с нее гораздо быстрее, чем со стекла», - говорит руководитель проекта Томас Спек. Кутикулярные складки уменьшают площадь контакта между клейкими волосиками на лапках жуков и поверхностью растения. В отличие от более грубых поверхностей, жуку сложно вцепиться лапками в кутикулярные складки. Таким образом, микроструктура поверхности оказывает гораздо более сильное влияние на прилипание жуков, чем структура клеток растений.
Команда также измерила угол контакта для того, что исследовать увлажняемость различных поверхностей. Исследователи использовали гидрофобные и гидрофильные искусственные модели микроструктурированной поверхности растений с целью изучения влияния химического состава поверхности на ее смачиваемость и на способность насекомых приклеиваться. Как и кристаллы парафина, кутикулярные складки очень хорошо отталкивают воду. В отличие от смачиваемости, которая зависит как от микроструктуры, так и от химического состава поверхности, на жуков химический состав никак не влияет. Это означает, что "липучесть" жука зависит только от физической микроструктуры поверхности.
Спек и его группа опубликовали свои изыскания в последнем номере журнала Acta Biomaterialia. В будущем антиклейкие поверхности могут быть использованы для облицовки вентиляционных труб кондиционеров, которые часто изобилуют тараканами и другими насекомыми. Кроме того, они также могут быть использованы на фасадах и оконных рамах, чтобы предотвращать появления насекомых дома, в шкафах и аптечках. «Данное открытие будет особенно полезным в тропическом климате», - говорит Спек.
По материалам пресс-релиза Фрайбургского университета.
Анастасия Полянская nauka21vek.ru