Для людей дождевые капли не представляют угрозы, чего нельзя сказать о крошечных организмах, таких как бабочки. Они ощущают удар дождевой капли, как человек ощущает удар шаром для боулинга.
Сама по себе сила удара не является единственной проблемой для хрупких живых существ, которую могут вызвать капли дождя. Дождь наносит ущерб импульсу полета насекомых и может лишить птиц их тепла, поэтому ограничение времени контакта с каждой дождевой каплей имеет решающее значение для многих животных.
Ученые использовали высокоскоростную камеру, снимающую от 5000 до 20000 кадров в секунду, чтобы наблюдать воздействие воды, падающей на бабочек, мотыльков, стрекоз, перья птиц и листья растений. Они сбрасывали воду на высоких скоростях и записывала динамику воздействия.
Было обнаружено, что когда капля сталкивается с поверхностью листа или крыла бабочки, она падает на микроскопические неровности, которые создают ударные волны. Они мешают друг другу, заставляя каплю образовывать морщинистый рисунок с различной толщиной.
Затем, как только капля собирается отскочить, волновой эффект позволяет шипам на поверхности крыла пробивать отверстия прямо через водную пленку, которая разрывает каплю на крошечные фрагменты. Наноразмерный слой воска помогает отталкивать воду, что, наряду с фрагментацией капли, уменьшает время контакта между жидкостью и поверхностью до 70 процентов.
Обладая этими двухуровневыми структурами — одной микромасштабной (грубая неровная структура) и другой наноразмерной (восковая структура), эти организмы могут иметь супер водоотталкивающую поверхность.
Фото: Kim et al., PNAS, 2020
Это новость от журнала ММ «Машины и механизмы». Не знаете такого? Приглашаем прямо сейчас познакомиться с этим удивительным журналом.