Zikaden Verwenden Sie "Springende" Wassertröpfchen Zur Selbstreinigung

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Wassertröpfchen auf dem flügel einer zikade können winzige partikel sammeln und von der wasserabweisenden oberfläche "springen", wodurch das fliegende insekt sauber bleibt.

Diese Geschichte wurde am 1. Mai um 11:16 Uhr EDT aktualisiert.

Zikaden bekommen etwas Hilfe von der Natur, wenn es darum geht, sich selbst zu pflegen, stellt eine neue Studie fest.

Wenn unerwünschte Partikel wie Pollen sich auf dem Flügel einer Zikade ansammeln, können Wassertröpfchen sie abwischen und dann vom fliegenden Insekt "springen", wodurch effektiv Rückstände von ihren empfindlichen Eigenschaften entfernt werden.

Forscher der Duke University in Durham, North Carolina, und der James Cook University in Australien verwendeten ein spezielles Hochgeschwindigkeits-Video-Imaging-System, um zu beobachten, wie Wasser von den Flügeln einer Zikade fliegt und wie dies dazu beiträgt, dass es schmutzfrei bleibt. Ihre Ergebnisse wurden heute (29. April) online in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences veröffentlicht. [Ewwww! 6 verrückte Fakten über Zikaden]

"Die meisten Zikaden können ihre Flügel wegen ihrer kurzen Anhänge nicht reinigen", sagte der Mitautor der Studie Gregory Watson, Forscher an der James Cook University in Australien, in einer Erklärung. "Außerdem leben diese Insekten normalerweise in Gegenden, in denen es über einen längeren Zeitraum wenig Regen gibt. Die Gebiete sind jedoch feucht, was die winzigen Tautropfen liefert, die zum" sauberen Sprung "der Flügel erforderlich sind."

Die Forscher stellten fest, dass Wassertröpfchen miteinander verschmelzen und ihre gespeicherte Oberflächenenergie verwenden können, um wasserabweisende oder so genannte superhydrophobe Oberflächen abzuspringen.

"Die Fähigkeit von wasserabweisenden Oberflächen, sich selbst zu reinigen, wurde herkömmlicherweise auf das Aufsaugen von Schmutzpartikeln durch Regentröpfchen zurückgeführt", sagte Studienleiter Chuan-Hua Chen, Assistenzprofessor für Maschinenbau und Materialwissenschaft an der Pratt School of Engineering der Duke University in einer Stellungnahme. "Damit dieses herkömmliche Wissen funktioniert, muss Regen vorhanden sein, und die Orientierung muss für die Schwerkraft günstig sein, um die Regentröpfchen effektiv zu entfernen. Diese Grenzen schränken die praktische Verwendung von selbstreinigenden superhydrophoben Oberflächen stark ein."

Die Forscher stellten jedoch fest, dass Zikadenflügel auf ähnliche Weise gereinigt werden und der gesamte Prozess auch mit Tautropfen erreicht werden kann - nicht nur mit Regentropfen.

"[D] Die selbstfahrende Sprungbewegung der Tautropfen ist sehr effektiv, um verunreinigende Partikel zu entfernen, unabhängig von der Ausrichtung", sagte Chen.

Zikaden leben den größten Teil ihres Lebens unter der Erde. Die häufigsten Arten kommen jährlich vor, aber einige Arten kommen nach Angaben der Forscher nur alle 17 Jahre heraus.

Reihen winziger Höcker säumen die Flügel der Zikaden, und wenn Wassertropfen darauf landen, berühren sie nur die Spitzen und erzeugen Luftblasen unter den einzelnen Tröpfchen. Während sie sich über die Oberfläche der Flügel bewegen, schweben die Wassertröpfchen scheinbar auf den Luftblasen, erklärten die Forscher.

Die Ergebnisse der neuen Studie könnten eines Tages Wissenschaftlern und Ingenieuren helfen, Materialien zu entwerfen, die sich erfolgreich selbst reinigen lassen, fügte Chen hinzu.

"Selbstreinigende Oberflächen mit dem Jump-Drop-Mechanismus können in jeder Ausrichtung eingesetzt werden. Dies ist ein großer Vorteil für Anwendungen mit ungünstiger Ausrichtung der Schwerkraft, wie z. B. mobile Elektronik und Gebäudedächer", sagte er.

Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde mit einem korrekten Bild einer Zikade aktualisiert.

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