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蝉类昆虫翅表疏水性研究为仿生超疏水材料研制提供新思路
发布时间：2009/11/26 10:15:00
疏水性是指物体表面对水具有排斥能力的性能。超疏水性则是指物体表面与水接触时所形成 的接触角大于150°时的疏水性能。由于超疏水材料在工农业生产、国防建设及人们日常生 活 中具有极其广阔的应用前景，寻求、开发和研制具有高性能的新型疏水材料一直是科学家们 所关注的课题，也是多年来仿生学领域研究的热点之一。
翅是昆虫重要的飞行器官，也是重要的保护器官，很多昆虫的翅表具有非光滑的微纳米结构 ，是其具有超疏水性能的基础。中国科学院动物研究所梁爱萍研究员领导的研究组利用光学 视频接触角测量仪及环境扫描电子显微镜（ESEM）技术对多种蝉类昆虫翅表水滴的静态接触 角及纳米结构进行了观察、测量和比较，并利用X射线光电子能谱仪（XPS）检测了部分种类 翅表的化学组成成分。研究发现，蝉类昆虫翅表疏水性呈现出很大差别，翅表疏水性的强弱 是由其表面的纳米级形貌结构（主要为乳突）和化学成分（主要为蜡质类）共同作用的结果 。翅表乳突形状不同则疏水性不同，结构均一的翅表疏水性较强；乳突基部直径、基部间距 及乳突高3种参数对翅表的疏水性起很大作用，乳突基部直径（141±5） nm、基部间距（46 ±4）nm及乳突高（391±24）nm的翅表表现出最强的疏水性能。水滴在翅表的滑动实验表明 ，疏水性较强的翅表水滴容易滚离，当翅表的蜡质遭到破坏后，疏水的翅表则变为亲水。该 项研究的结果为仿生超疏水和自清洁材料的设计和开发提供了基本数据和参考。
以上研究结果发表在国际著名刊物《Journal of Experimental Biology》上（Sun, M., Wa tson , G.S., Zheng, Y., Watson, J.A. & Liang*, A. 2009 Wetting properties on nanost r uctured surfaces of cicada wings. J. Exp. Biol., 212(19): 3 148-3 155）。该项研究得到了中国科学院动物研究所三期创新前沿布局项目的资助。
（来源：2009-11-13 中国科学院动物研究所网站）