تولید سطوح خودتمیزشونده با الهام از بال‌های جیرجیرک

به گزارش مجله خبری نگار، به نقل از فیز، طبیعت همیشه الهام بخش دانشمندان است. برخی از ایده‌ها هنوز در حال تحقیق هستند، مانند لباس‌های مرطوب بسیار گرم با الهام از سگ آبی، اما برخی مانند گیاهی که خار‌هایی غلاب مانند دارد در چسب نر و ماده قلاب-حلقه و قطار گلوله ژاپنی، مدل سازی شده از منقار باریک یک پرنده، ساخته شده‌اند.

اکنون جیرجیرک الهام بخش تحقیقات اخیر دانشمندان در مورد سطوح خود تمیز شونده است. حشراتی مانند جیرجیرک ترفندی برای تمیزنگه داشتن بال هایشان دارند که بدون اینکه حشره تلاشی انجام دهد انجام می‌شود و ممکن است کلیدی باشد که ما را از دردسر تمیز کردن مداوم نجات دهد.

به لطف بافت عجیب بال‌های جیرجیرک، شبنم صبحگاهی روی آن‌ها متراکم شده و به تدریج به قطرات کوچک آب تبدیل می‌شود. این قطرات ذرات گرد و غبار و میکروارگانیسم‌ها را هنگام برخورد با یکدیگر یا غلتیدن روی بال‌های حشره از بین می‌برند.

جیرجیرک تنها حشره‌ای نیست که بدن‌های خود تمیز شونده را تکامل داده است. بسیاری از پروانه‌ها بال‌هایی دارند که می‌توانند خود را تمیز کنند. موجودات دیگری مانند مارمولک‌ها و برخی از برگ‌های گیاهان مانند نیلوفر آبی نیز مانند جیرجیرک از حرکت قطره‌ای برای دور نگه داشتن خود از گرد و غبار استفاده می‌کنند. این قطرات متحرک همچنین به حذف باکتری‌ها کمک می‌کند و در نتیجه خطر عفونت را کاهش می‌دهد.

اگر مایعی روی سطوح ریخته شود (فکر کنید یک فنجان قهوه واژگون شده است) به سادگی در سراسر منطقه پخش می‌شود و همانجا می‌ماند. اما قطرات شبنم روی بال‌های جیرجیرک متفاوت عمل می‌کنند، زیرا سطح بال‌های این حشره شامل آرایش پیچیده‌ای از هزاران مخروط ریز با پوشش مومی است؛ بنابراین قطرات آب روی بال، شکل مهره مانندی به خود می‌گیرند، زیرا می‌خواهند تماس با سطح بال را به حداقل برسانند. این به خاطر مومی است که آب را دفع می‌کند و نوک‌های مخروطی شکل که از نفوذ قطرات آب کروی به داخل غشای بال جلوگیری می‌کند.

این اتفاق دقیقاً شبیه بادکنکی است که روی تخته‌ای پر از میخ قرار گرفته، این بادکنک نمی‌ترکد، زیرا فشار روی همه میخ‌ها پخش می‌شود؛ بنابراین مخروط‌های پوشش داده شده با موم، حرکت بدون دردسر قطرات روی بال‌های جیرجیرک را تسهیل می‌کنند.

مطالعات قبلی نشان داده بود که جاذبه، باعث می‌شود قطرات بزرگ‌تر به سمت پایین بال‌های مومی جیرجیرک بغلتند و آلودگی‌های متعددی را در طول حرکت خود جمع‌آوری کنند. اما تا به حال، چگونگی جمع‌آوری خاک توسط قطرات کوچک‌تر، که برای کشیدن آن‌ها توسط گرانش بسیار کوچک هستند، مشخص نبود.

دانشمندان متوجه شدند که قطرات کوچک با گذشت زمان با همسایگان خود ادغام می‌شوند. قطره ادغام شده به جای غلتیدن، از سطح می‌پرد. در طول پرش، قطره شکلی به خود می‌گیرد که شبیه یک بالون هوای داغ است که می‌خواهد از زمین بلند شود. مطالعه محققان نشان داد که این شکل بالون هوای داغ برای قادر ساختن قطرات به دور کردن خاک از سطح بسیار مهم است.

در آینده، مهندسان می‌توانند آنچه را که درباره بال‌های جیرجیرک آموخته‌اند در طرح‌های محصول بگنجانند تا دیگر نیازی به پاشیدن آب و پاک کردن شیشه‌های پنجره و سایر سطوح نداشته باشیم، زیرا آن‌ها خود را تمیز می‌کنند.

پنجره‌های آسمان‌خراش‌ها، پنل‌های خورشیدی و لنز‌های دوربین‌های نظارتی را تصور کنید که می‌توانند خود را تمیز کنند. یک پوشش فوق آبگریز همچنین می‌تواند به جلوگیری از تشکیل یخ زدگی در سطوح مختلف در زمستان کمک کند.