به تازگی منتشر شد
به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، یک تجزیه و تحلیل درباره برخورد قطرات باران پرسرعت به سطوح بیولوژیکی مانند پر، برگ گیاهان و بال حشرات نشان می‌دهد که چگونه روکش‌های ضدآب این سطوح اثرات آب را کاهش می‌دهد.
محققان نشان دادند که چگونه برآمدگی‌های میکرویی در ترکیب با لایه نانویی از موم، این قطرات را پخش کرده تا از سطوح شکننده در برابر آسیب‌های فیزیکی و خطر هیپوترمی محافظت کند. در حال حاضر مراکز تجاری بزرگی وجود دارند که برای تولیدات خود از نمونه‌های طبیعی در طراحی‌ها استفاده می‌کنند. اسپری‌های ضدآب تمیزکننده لباس و کفش و پوشش‌های ضدیخ روی بال‌های هواپیما نمونه‌هایی از این تولیدات هستند. یافته‌های حاصل از این مطالعه می‌تواند منجر به تولید بیشتر چنین محصولاتی در آینده شود.
سوانگوان یونگ دانشیار مهندسی بیولوژیک و زیست محیط در دانشکده علوم کشاورزی گفت: «این اولین مطالعه برای درک اثر قطرات پرسرعت بر این سطوح آبگریز است.»
مطالعات گذشته نیز به بررسی کم اثر ضربات آب بر گیاهان و حشرات پرداخته و به خاصیت تمیزکنندگی مایع نیز اشاره کرده است. اما در طبیعت، قطرات باران می‌توانند با سرعت ۱۰ متر به ثانیه بیفتند، بنابراین این تحقیق چگونگی برهمکنش قطرات پرسرعت باران با سطوح آبگریز طبیعی را بررسی می‌کند.
یونگ گفت: «قطرات باران خطراتی را ایجاد می‌کنند، زیرا به عنوان مثال می‌توانند به بال‌های شکننده پروانه آسیب بزنند. برخورد با قطرات باران برای حشراتی به این کوچکی بسیار خطرناک است.» او اشاره کرد وزن قطره بارانی که به پروانه برخورد می‌کند همانند برخورد یک توپ بولینگ از آسمان به انسان است.
در این مطالعه، محققان نمونه‌هایی از برگ‌ها، پر‌ها و حشرات را به کمک جیسون دوبروسکی، مدیر آزمایشگاه تشخیصی حشرات دانشگاه کرنل، جمع آوری کردند. محققان نمونه‌ها را روی یک میز قرار دادند و قطرات آب را از فاصله تقریبا ۲ متری رها کرده و ضربه آن را با سرعت چند هزار فریم در ثانیه توسط دوربین‌های پرسرعت ثبت کردند.
در تجزیه و تحلیل فیلم آن‌ها متوجه شدند که وقتی یک قطره به سطح برخورد می ند، موجدار شده و پخش می‌شود. یک لایه مومی نانویی، آب را پس می‌زند در حالیکه برآمدگی میکرویی بزرگ روی سطح، یک حفره در قطره پخش شده ایجاد می‌کند.
یونگ توضیح داد: «برآمدگی‌های میکوریی را مانند سوزن در نظر بگیرید. اگر کسی یک بادکنک روی این سوزن‌ها بیاندازد این بادکنک به تکه‌های کوچک می‌شکند. پس هنگامی که قطرات به سطح خورده و پخش می‌شوند نیز چنین اتفاقی رخ می‌دهد.
این عمل پاشیده شدن؛ میزان زمانی که قطره با سطح در کنش است را کاهش داده، مقدار حرکت را محدود کرده و نیروی ضربه‌ای که بر بال ضعیف یا برگ وارد می‌شود را کم می‌کند. همچنین گرما به قطره سردتر منتقل می‌شود؛ این موضوع مهمی است، زیرا ماهیچه‌های بال یک حشره برای مثال، برای پرواز کردن باید به اندازه کافی گرم باشند. راندن آب در زمان کوتاه نیز بسیار مهم است، زیرا آب بسیار سنگین است و پرواز را برای حشرات و پرنده‌ها سخت می‌کند.
یونگ گفت: «اگر کنش بین قطرات و سطح زیاد طول بکشد، گرمای زیادی از دست رفته و حشره قادر نیست به راحتی پرواز کند. با داشتن این ساختار‌های دولایه، موجودات می‌توانند یک سطح آبگریز فوق العاده داشته باشند»
فیلم این موضوع را در زیر مشاهده کنید:
ارسال نظرات