生活在草原上的蝉Megatibicen dorsatus的翅膀可以帮助工程师设计防水表面。图片来源:Catherine Dana
研究人员正在寻求昆虫 - 特别是蝉 - 深入了解人造表面的设计，具有脱冰，自清洁和防雾能力。
当然，他们的翅膀允许蝉飞行，但它们也擅长排斥水 - 一种人类也可以欣赏的条件。
“我们与蝉的合作让我们探索一个名为生物化的领域，”Nenad Miljkovic他是伊利诺伊大学机械科学与工程教授，参与领导了一项关于蝉翼的新研究。
“我们正在学习，尽可能多地从蝉翼的自然设计到工程对人类有用的人造物体。”
这项研究发表在杂志上应用材料及界面，重点研究了蝉翅膀的拒水能力。这个由工程师和昆虫学家组成的研究小组使用高速显微摄影技术来研究翅膀排斥水的能力。
Miljkovic说:“允许表面排斥水的特性被称为疏水性，它会导致水结成珠状并滚走。”“超疏水性只是这种特性的一种极端形式，具有这种特性的蝉翅膀有粗糙的纳米纹理，在水滴周围创造开放空间，允许表面张力迫使水滴从翅膀上跳下来。”
可以找到与这项研究相关的视频在这里。
过去对蝉翼的研究主要集中在一个物种上。然而，自然是可变的，该团队希望采用一种比较的方法来表示这种可变性。
“传统的想法是收集生活在湿地的蝉来研究翅膀的疏水性，”说玛丽安Alleyne，昆虫学研究科学家和本研究的联合领导。这些研究是基于湿地住宅蝉具有最具防水翅膀的假设。
“我们想要验证这个假设，所以我们收集了四种不同的蝉，一种来自湿地，一种来自森林，一种来自草原，它们都是一年生的蝉，还有一种是周期性的十七年蝉，”Alleyne说。
“我们希望发现干燥栖息地的标本缺乏超级疏水性，”凯瑟琳·达娜，昆虫学研究生和学习共同作者说。“我们惊讶地发现相反，那栖息地并不是蝉翼这种极端水排斥能力的良好预测。”
事实证明，其他因素可能是超疏水性的更好预测因素，比如物种生命周期的差异——比如一年生品种和多年生品种——以及物种的亲缘关系。
“这是我们作为工程师，可能不会讨论自己的东西，”机械工程研究生和学习共同作者俊禾哦。“与生物学家合作使我们能够更好地了解CICADAS如何生活和发展，更好地通知我们如何真正为机械工程应用程序进行生物化。”
“这项研究是将消除田地融合在一起学习和理解自然系统的优秀典范，”能源研究发展中心建设工程研究实验室的分析化学家唐克洛克说，这是一个联合领袖研究项目。“我们有一个来自分析化学，机械工程，昆虫学和材料科学的多学科团队，承诺将像昆虫翅膀一样的自然结构复制，使表面增强。”
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这是与ERDC-CERL合作进行的几项蝉翼生物灵感研究中的第一个。这项工作得到了美国陆军基础研究计划的支持。伊利诺伊大学的Je Won Hong和Jonah Nguyen以及ERDC-CERL的Kyoo Jo、Jessica Roman和sung - min Hong也是这项工作的合著者。
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