поиск по 1179725 познавательным статьям и фото

Изучен механизм сбора воды нитями паутины

Ученые из Китая тщательно рассмотрели процесс образования капель воды на нитях паутины и создали искусственную полимерную нить, которая имитирует особенности структуры и свойства натуральной.

Изучен механизм сбора воды нитями паутины

Капли воды на паутине (здесь и далее иллюстрации из журнала Nature).

В качестве объекта исследования авторы выбрали паутину одного из представителей семейства пероногих пауков Uloborus walckenaerius.

При низкой влажности нити паутины имеют вид ожерелья: два проходящих в центре волокна поддерживают округлые утолщения, каждое из которых образовано сверхтонкими фибриллами, переплетенными случайным образом. При конденсации водяного пара эти утолщения уменьшаются в размерах и превращаются в «узлы», имеющие форму веретена (двух конусов, соединенных основаниями), а между ними выделяются тонкие соединительные участки. Наблюдая за этим процессом в оптический и электронный микроскопы, ученые заметили, что капли воды перемещаются к ближайшим узлам, где сливаются с другими и увеличиваются в размерах.

У этого перемещения есть две причины. Во-первых, узлы имеют шероховатую поверхность (фибриллы здесь, как уже отмечалось, переплетены в случайном порядке), а соединения — гладкую, и капли свободно скользят по ним, задерживаясь на узлах. Во-вторых, веретенообразная форма узлов заставляет капли, достигшие вершины конуса, двигаться к его основанию как к наименее искривленному участку поверхности (этот эффект связан с появлением градиента лапласовского давления).

Установив особенности структуры паутины, авторы успешно имитировали ее водосборные свойства, взяв нейлоновую нить и раствор полимера — полиметилметакрилата. После его высыхания на нити образовались аналогичные веретенообразные узлы.

По мнению ученых, такая «паутина» может использоваться для проведения химических реакций: присутствие узлов — центров реакции, на которых собираются реагенты, — будет укорять процесс без добавления катализаторов. Узлы также способны защищать паутину от разрушения; если вода покроет ее ровной пленкой, она может порваться, а при сборе капель воды в выделенных местах они будут постепенно расти, дойдут до критических размеров и упадут вниз, не причиняя никакого вреда.

Изучен механизм сбора воды нитями паутины

Структура нити паутины.

Изучен механизм сбора воды нитями паутины

Процесс сбора капель воды на нити.

Изучен механизм сбора воды нитями паутины

Искусственная нить с веретенообразными узлами.

Образование капель воды на нити паутины.

Полная версия отчета опубликована в журнале Nature.


Источник: Compulenta @04.02.2010

Оцените статью:

Теги


Используй свой мобильный - сохрани эту страницe и расскажи о ней друзьям!