中国科学家发现水面昆虫不沉的奥秘(文章来源：北京东方德菲胶体化学仪器有限公司)

东方德菲仪器

2004/11/29 17:24

阅读：1447

据英国自然科学杂志11月3日（北京时间11月4日）发自伦敦的报道，中国科学家已探明一种叫水黾的昆虫是如何实现稳定地站在水面上而不会沉没的奥秘。

    中国科学院化学研究所的江雷及其博士生高雪峰揭开了这一秘密。水黾之所以能安全地生活在水面上，站立或快速行走，并不像一些研究者所认为地那样，依靠的是分泌的油脂所产生地表面张力效应。实际上，水黾是利用其腿部特殊地分级地微纳米结构地效应实现了超疏水的属性。

    江雷等人在自然科学杂志的一片研究报告中指出，尽管分泌在水黾腿部表面地油脂是疏水的，但它所提供地表面张力是非常小的，可以支撑水黾静静地站立在水面上，就如同涂抹了食用油地变形针能飘浮在水面一样，然而却是不足以支持昆虫在水面上快速奔跑的，因为稍微的接触或其他的扰动就会使得它沉没。

    通过高分辨的场发射电子扫描显微镜的观察，研究者发现水黾的腿上覆盖有无数取向的针形的细小钢毛，这些钢毛的长度大部分是50 m, 直径从根部的1～3 m渐变至尖部的几百个纳米。有趣的是，在每个钢毛的表面还有更加精细的螺旋的纳米尺度的沟槽结构。正是这种特殊的微纳米结构，使得空气能够被有效地吸附在这些微米钢毛和纳米沟槽的缝隙内，在其表面形成了一层稳定的气膜，从而阻碍了水滴的浸润，宏观上表现出水黾腿的超疏水特性，允许它在水面上踩出4毫米多深的水涡也不会刺破水面。对其腿的力学测量表明：仅仅一条腿在水面的最大支持力就达到了其身体总重量的15倍。正是水黾在水面上的这种超强的负载能力，允许它毫不费力地站在水面上，并能快速地奔跑和跳跃，即使在暴风骤雨或湍急的水流中也能行动自如而不会淹死。这一新的发现将有助于指导设计出新型的微型水上机器，比如：不会沉没、低的流体阻力、快速的推进能力、驱动耗能低，不会产生污染与环境友好。

文章来源：北京东方德菲胶体化学仪器有限公司