La naturaleza inspira el diseño de un nuevo submarino

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megacam
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La naturaleza inspira el diseño de un nuevo submarino

Mensaje sin leer por megacam » Junio 19th, 2012, 7:33 pm

Superhydrophobicity es una de las propiedades interfaciales más importantes entre sólidos y líquidos. SHI Yanlong y su grupo de la Facultad de Química e Ingeniería Química del Laboratorio Clave de Corredor Hexi utilización de los recursos de las universidades de Gansu, Hexi Universidad investigó el superhydrophobicity de las alas posteriores del barquero agua. El estudio mostró que superhydrophobicity juega un papel crucial en la natación, el barquero del agua, el equilibrio y la respiración en el agua, y en su capacidad de escapar de la zona de agua en condiciones desfavorables. Su trabajo, titulado "Investigación de superhydrophobicity en las alas traseras del agua barquero", se publicó en el Boletín de Ciencias de China 2012, Vol. 57 (14).

Recientemente, los estudios de superhydrophobicity han atraído mucho interés debido a sus aplicaciones prácticas potenciales. En la naturaleza, hojas de loto ', piernas, y algunos de los insectos de agua Striders alas presentan superhydrophobicity perfecto. Inspirado por estas características superhidrófobas dentro de los organismos vivos, los científicos han inventado muchas maneras de fabricar materiales artificiales superhidrófobas. Superficies superhidrófobas comúnmente están construidos ya sea mediante la creación de micro / nanoestructuras sobre sustratos hidrofóbicos, o por modificación química de micro / nanoestructurados superficies con materiales de baja energía libre superficial.
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La investigación sobre superhydrophobicity rara vez ha centrado en los insectos que viven en el agua. En este informe, los autores investigaron el agua barquero de agua-vivienda, que pertenece a la familia de la Corixidae Hemiptera orden, suborden Heteroptera. El barquero del agua puede nadar libremente y respirar en el agua. El estudio mostró que el superhydrophobicity de las alas posteriores del barquero del agua juega un papel crucial en su natación, la respiración y el equilibrio, así como su capacidad para escapar de la superficie del agua en condiciones desfavorables.

Metapodia El barquero del agua son canti-guste y siga balanceándose mientras nada; contrafuerzas entre el metapodia y el agua empuja el agua hacia el barquero o hacia abajo. Cuando el metapodia dejar de oscilar, su cuerpo comienza a flotar hacia arriba debido a la flotación inducida por la superhydrophobicity perfecta de las alas posteriores del barquero agua.

Superficies superhidrófobas generalmente inducida por los efectos sinérgicos de las estructuras jerárquicas de binarios micro / nano y la energía libre superficial baja. Electrónica de barrido-estudios de microscopía de la estructura micro / nanométrica reveló que la superficie de las alas posteriores del barquero agua está compuesta de mastoides y nanorods con diámetros de aproximadamente 80nm y 50 100 nm, con típico mastoides a mastoides y de barra a barra- distancias de alrededor de 50-200nm y 1000nm 300, respectivamente. Además, la superficie del insecto ala contiene proteína de baja energía superficial, lípidos, y los materiales de quitina, que son hidrófobos. El superhydrophobicity de las alas posteriores del barquero agua se presume que se originan a partir de la combinación de una estructura jerárquica superficie junto con materiales hidrófobos que figuran en el ala. Ángulos de agua de contacto en la superficie del ala se midieron a ser 159 ° y el ángulo de planeo era de unos 8 °.

Según la teoría de Cassie, el contacto entre las gotas de agua y las alas traseras del agua barquero es un compuesto de contacto sólido-líquido-gas. En la superficie rugosa jerárquica, el aire puede quedar atrapado dentro de las estructuras micro / nanométrica en la superficie del ala, lo que hace difícil para que el agua entrará en las estructuras de mojar completamente la superficie. El área de contacto total entre las gotas de agua y de aire atrapadas dentro de las estructuras micro / nano puede estimarse en alrededor de 9% (el área de contacto correspondiente entre las gotas de agua y la superficie del ala sólido es alrededor del 91%).

El superhydrophobicity de las alas posteriores del barquero del agua le permite nadar libremente, respirar en el agua con la ayuda de aire atrapado en las superficies de las alas traseras ", y escapar fácilmente de la superficie de agua en condiciones desfavorables, sin verse afectado por la humedad.

Esta investigación puede proporcionar una nueva estrategia para el diseño de submarino y la fabricación de un robot patinador de agua que se podía nadar en el agua y caminar sobre la superficie del agua. Agua robots barquero con la resistencia de onda fuerte y una alta estabilidad caminar sobre el agua puede ser equipado con sensores bioquímicos en miniatura, los robots biomiméticos barquero se puede utilizar para controlar los productos químicos en el área de agua para el monitoreo ambiental y aplicaciones de limpieza, y puede ser teleoperado de forma autónoma o controlada.

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