飛簷走壁輕功水上漂(輕功水上漂---水黽)
2023-09-14 19:41:19
大千世界,無奇不有。自然界的眾多生靈,經過長期的進化發展,產生了對環境和生活方式等的特殊適應,水黽就是其中的一個代表。水黽屬於昆蟲綱半翅目黽蝽科。身材修長,動作輕盈;3對足,前足短,用來捕食,中足和後足細長,長著具有油質的細毛,具有防水作用,用來跳躍和划水。我們在一些武打小說影視作品中看到的武林高手施展水上漂功夫,在水面上快速滑行,這只是文藝創作,和水黽比起來,只能是小巫見大巫。水黽不僅可以在水面自由自在的快速滑行,還能做出自由滑冰運動員的跳躍動作,它是如何練就水上絕世神功的呢?
水黽為什麼能在水上行走,代表性的說法是水的表面張力作用。在水的表面層中,由於分子間的距離比內部的大,分子間的相互作用表現為引力。這種液體各部分間相互吸引的力,叫表面張力。在表面張力的作用下,液體表面有收縮到最小的趨勢。圓球狀小水滴的形成就是表面張力作用的結果。
水黽的身體腹面密生著一層細毛。這些毛像一根根塗上油似的,不會被水浸溼,從而使水黽蟲依靠水面的張力停留在水面上,不致沉入水中。6條足上也長著許多不沾水但能自由摺疊和散開的毛,也起著漂浮斥水的作用。研究人員發現,水黽的腿能排開300倍於其身體體積的水量,這也是其非凡浮力的原因。水黽的一條長腿就能在水面上支撐起15倍於身體的重量而不會沉沒。
我國學者中科院化學所研究員江雷和博士生高雪峰在國際頂級學術期刊《自然》雜誌上發表論文,揭示了水黽「水上輕功」的奧秘。水黽之所以能夠浮在水面,其腿部特殊的微納米結構才是真正原因,水黽腿部上有數千根按同一方向排列的多層微米尺寸的剛毛。人的頭髮的直徑大約在80-100微米之間,而這些像針一樣的微米剛毛的直徑不足3微米,表面上形成螺旋狀納米結構的構槽,吸附在構槽中的氣泡形成氣墊,阻礙了水的浸潤,這種性質稱為超疏水性。正是這種超疏水性讓水黽能夠在水面上行動自如。
科學家們模仿水黽設計了能在水面行走的機器人,讓機器人去執行監測水質的任務為我們人類社會服務。