为什么蚊子永远 不会被雨砸死?
■高分子
夏天最令人讨厌的就是蚊子,招蚊子体质的人一定深有感触,走到哪都可能被咬。人类与蚊子的斗争可以说是由来已久,但是在这场战争中,人类始终没有取得完全的胜利。总是被它折磨得死去活来。
那么大家有没有想过,蚊子没有家,为什么没有在雨天被大雨所“砸死”呢?在雨中一滴水滴的质量大约是蚊子体重的50倍,再加上雨滴落下的重力加速度,相当于汽车撞向人的冲击力,在大雨中,平均每秒有25滴水击中蚊子,但实际上,这些“精神小伙”,到了雨天不仅不躲,还在雨中愉快地玩耍。
美国佐治亚理工学院的David Hu教授利用高速摄像机发现,蚊子是一位“太极高手”,当雨滴击中它的时候,它不仅不抵抗,反而顺势下落,并透过侧飞、翻跟斗等方式让雨滴从身侧滑落来化解冲击力,而后可以在百分之一秒内迅速恢复身体的平衡,以迎接下一次的碰撞。针对这一问题,最近科学家们又有了新的发现。
日前,美国宾夕法尼亚大学的研究者们,通过研究昆虫身体表面的微观结构,发现昆虫表面一种新型的微纳米结构,使其具有更好的防水性,水滴接触后更快地分离。
蚊子们抵御雨滴的能力,除了依靠顺势而为的“太极之术”之外,另一项法宝就是他们可以“拒水滴于千里之外”的特殊“表皮”。水滴在接触昆虫的表面后,会在极短的时间内弹起与其分离。
研究者利用电子显微镜观察不同昆虫的表面发现,其表面都布满了高密度的百纳米级别的微绒毛,这些绒毛的直径都分布在100nm至300 nm之间,且具有特定的微观结构与排列顺序,就是这些微绒毛的存在,有效地提高了其表面的疏水性能。
研究者们又通过光刻技术,人工制备了这种表面分布,有特殊倒角结构的百纳米级别微柱阵列,在这种表面,水滴也同样地展现出极佳的弹跳性能,接触时间仅有0.15s,比我们眨一次眼的速度还要快一倍。
研究和模拟这些动物应对大自然的特殊本领,为我们的科学家和工程师提供新的设计思路,可以解决很多难题——比如,如何更好地设计微型飞行器,让它们能够像蚊子一样,在雨中轻盈地翱翔。
目前新冠肺炎仍然在全球肆虐,飞沫作为新冠病毒传播的重要途径之一,对于飞沫的防护是一件十分重要的事情。这种表面结构的设计也可以有效地提高对飞沫的抵御能力,如果将其修饰于个人防护装备的表面,可以有效提高对新冠病毒等各种依赖飞沫作为载体的病毒的抵抗能力。