Пустынный жук: помощь высыхающей планете

Университет Николая Коперника в Торуни

видео: Пустынный жукпосмотреть больше

Фото: NCU/Анна Ящук

Число ученых, чьи работы вдохновлены естественным поведением, постоянно растет. Цветок лотоса, обладающий способностью самоочищаться, широко описывается в литературе и может служить лучшим примером этой тенденции. Исследователи начали задаваться вопросом, почему цветок ведет себя таким образом, и решили изучить его строение с помощью микроскопов. Следовательно, они могли сделать вывод, что структура обладает высокой гидрофобностью, то есть удерживает капли воды на поверхности. Затем вода собирает частицы пыли и, стекая вниз, удаляет их, стекая вниз. Значит, силы сцепления, ответственные за накопление воды на цветке, слабы, но в то же время грязь легко прилипает к каплям, что приводит к самоочищению. Благодаря наблюдениям были разработаны самоочищающиеся поверхности, такие как окрашенные поверхности, черепица или текстиль.

Однако лепестки роз имеют другую структуру. Капля воды, попадая на лепесток, поверхность которого гидрофобна, прилипает и не стекает вниз. Лепестковый эффект связан с образованием гидрофобной поверхности, характеризующейся высокой адгезией.

Лягушки, способные ходить по потолку, представляют собой еще один интересный случай. Здесь возникает вопрос: почему он не упадет с потолка, поверхность которого шероховатая? Ученые решили изучить строение пальца лягушки и воспроизвести его. Теперь аналогичное решение применяется и на самоклеящихся конвертах. Клей защищен бумажной лентой, которую можно легко снять. Тем не менее, когда клей соприкасается с какой-то другой бумагой и конверт закрывается, его невозможно открыть без разрезания.

Природа создала еще более сложные системы. В качестве примера можно привести двойную структуру панциря пустынного жука, поскольку она одновременно гидрофильна и гидрофобна, и, таким образом, существуют области, поглощающие и отталкивающие воду с поверхности. Благодаря этому явлению жуки выживают в такой враждебной среде, как пустыня; к их броне ничего не прилипает, в частности мокрый песок, а вода собирается на гидрофобных участках, что позволяет им пить и существовать.

- При просмотре канала я увидел передачу, в которой был представлен жук, стоящий на лапках и ловящий утреннюю росу. По словам доктора Хаб, насекомое получает воду из тумана. Джоанна Куява Профессор НКУ с химического факультета. - Поскольку остальные части поверхности брони покрыты воском, вода стекает вниз, и жук может ее пить и выжить в столь суровом климате.

Исследователи начали задаваться вопросом, как перенести раствор из природы в лабораторию, поскольку такое явление используется в процессе мембранной дистилляции. - В этом случае ферменты проникают в мембрану путем абсорбции, т.е. некоторой поверхностной адгезии, а не путем химического связывания, - объясняет профессор, доктор хаб. Войцех Куявский с химического факультета НКУ. - Если это физическое поглощение, то легко может произойти десорбция, поскольку действующие силы слабы.

Все дело в армировании мембран, которые за счет химических связей более долговечны. Мембраны со временем разрушаются, но происходит это медленнее, чем в случае с разработанными путем нанесения еще одного слоя. Использование хитозана оказалось хорошим решением, поскольку этот материал широко доступен на Земле. Хитин, который легко трансформируется в хитозан, в природе содержится в панцирях, например, в панцирях креветок. Там куча ракушек из морепродуктов и понятия не имею, что с ними делать. Ученые из Тору? утверждают, что структуру панциря жука можно имитировать, а хранящийся хитозан можно использовать повторно, что является сложным отношением к теме. Это также соответствует тенденции нулевых отходов.

Благодаря хитозану вода будет стекать еще быстрее, действуя, как воск, на панцирь жука. Химики решили присоединить хитозан в гидрофильной области.