آموزش از طریق مهندسی طبیعی فوق آبگریزی حشره سیکادا برای نظافت فناوری

28 سپتامبر 2023 -توسط دانشگاه وارویک-اعتبار: دکتر سریهری پرومانات، دانشگاه وارویک

نوعی حشره بزرگ که به نام سیکادا شناخته می‌شود، می‌تواند بال‌های خود را از طریق فرآیند قابل توجهی که می‌تواند در فناوری مدرن به کار گرفته شود، از گرد و غبار و کثیفی تمیز نگه دارد.

بافت بال سیکادا به طور غیرعادی دافع آب است. این خصوصیت به عنوان “فوق آبگریز” شناخته می شود. این بدان معنی است که شبنم صبحگاهی می تواند روی سطح بال جمع شود و قطرات کوچک آب را تشکیل دهد. همانطور که قطرات با یکدیگر ترکیب می شوند، ذرات گرد و غبار و میکروارگانیسم ها را جمع آوری می کنند و آنها را با ریزش آب از روی بال ها همراه می کنند.

این به خاطر ماهیت آب‌گریز بال‌ها و مخروط‌های پوشش‌داده‌شده با موم خاص آن‌ها است که به حرکت قطرات در سراسر سطح کمک می‌کند. این کار باعث می شود که قطرات در یک نقطه جمع شوند و به سادگی در آنجا بمانند – مانند زمانی که یک فنجان قهوه روی میز می ریزد.

این فرآیند جذاب می تواند راه حلی برای وظیفه به ظاهر پایان ناپذیر تمیز کردن شیشه جلو شما ارائه دهد – دانشمندان دانشگاه های وارویک و ادینبورگ را برای بررسی این نوع “مهندسی طبیعی” ترغیب می کند. این تیم در مورد چشم انداز پنجره های آسمان خراش، پنل های خورشیدی، لنزهای دوربین و موارد دیگر بالقوه خود تمیز شونده هیجان زده است.

یک سطح فوق العاده ضد آب نیز می تواند از ایجاد یخ زدگی روی شیشه جلو در زمستان جلوگیری کند.

این تیم در مطالعه خود که در مجله Nano Letters منتشر شد، از مدل های ریاضی و شبیه سازی های کامپیوتری قدرتمند برای بررسی ساختار بال استفاده کردند.

دکتر Sreehari Perumanath، از موسسه ریاضیات، در دانشگاه وارویک، گفت: “ما از شبیه سازی های مولکولی در مقیاس بزرگ که بر روی یک ابر رایانه اجرا می شوند برای شناسایی عوامل موثر بر خود تمیز کردن سطوح طبیعی و بیولوژیکی استفاده کردیم. با بینش های جدید از این موضوع. کار، ما اکنون می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که چه زمانی و چگونه آلاینده‌های با اندازه‌های مختلف توسط مایعات، مانند آب یا روغن، از سطوح پاک می‌شوند. در آینده، چنین سطوح خود تمیز شونده الهام‌گرفته از طبیعت می‌توانند جایگزین شیشه‌های پنجره در خانه‌ها و پانل‌های بدن ما شوند. بر روی خودروها و سایر وسایل نقلیه که در حال حاضر ما را ملزم به تمیز کردن آنها می کند.

“تحقیقات ما همچنین نشان می‌دهد که چگونه می‌توانیم نانوذرات را از نظر اقتصادی روی سطوح مهندسی با استفاده از قطرات قرار دهیم که برای کاربردهای نوظهور از جمله حسگرهای زیستی و افزایش انتقال انرژی در پانل‌های خورشیدی مفید خواهد بود. با این حال، چنین کاربردهای سفارشی انتقال ذرات با استفاده از قطرات نیازمند بررسی‌های بیشتر است.”

دکتر متیو بورگ از دانشگاه ادینبورگ افزود: “این تحقیق پارامترهای حیاتی مورد نیاز برای حذف موثر آلاینده ها از سطوح را نشان می دهد و راه های جدیدی را برای آزمایش دقیق و طراحی سطوح خود تمیز شونده الهام گرفته از طبیعت باز می کند.”