Какой жук крыльями ловит туман?

Пустыня Намиб на юго-западе Африки - одно из самых жарких и засушливых мест на планете. Дождей там не бывает, однако раз шесть в месяц по утрам проносятся настоящие туманные бури. Эту редкую возможность напиться максимально использует обитающий в пустыне жук Stenocara.
Его твердые крылышки имеют своеобразный "вогнуто-выпуклый" рельеф. Когда жук расправляет крылышки против ветра, туман оседает на выпуклостях, которе гидрофильны, в то время, как остальная поверхность - гидрофобна.

Поверхность с переменной смачиваемостью: (А) супергидрофобный участок; (B) промежуточный; (С) супергидрофильный.

Таким образом, немногочисленные молекулы воды, чудом попадающие на крылья, собираются в капельки на этих выпуклостях и по достижении определенного размера скатываются по водоотталкивающим ложбинкам прямо жуку в рот.

Повзаимствовав идею у stenocara, исследователи из National Institute of Standards and Technology (США) изобрели удобный способ получения поверхностей, обладающих контроллируемой смачиваемостью. В итоге, одна и та же поверхность может содержать как супергидрофильные, так и супергидрофобные участки, включая все промежуточные.

Сначала исследователи сформировали поверхностную матрицу из 11-нанометровых гранул SiO2 (органические частицы на крыльях жука примерно в тысячу раз крупнее) . Это покрытие определяет исходные супергидрофобные свойства поверхности. Для изменения смачиваемости гранулы были покрыты гидрофильным веществом. .Капли воды собираются на искусственно созданных гидрофильных участках поверхности.

Новизна состоит в том, что был использован фоточувствительный материал – чем дольше поверхность освещается ультрафиолетом, тем гидрофильнее она становится. Таким образом, легко можно создавать поверхности с заданным градиентом смачиваемости.

Эта же методика может быть использована для создания поверхностей с изменяемым сродством к другим жидкостям, например, спирту.

Первым очевидным применением этой технологии является тестирование адгезионных свойств веществ (например, красок) – вместо множества различных поверхностей ими можно покрыть одну, комбинирующую все возможные смачиваемости на достаточно малой площади. Возможно также множество других приложений – от сбора и очистки воды до конструирования микроканальных устройств.

Сама идея насчитывает тысячелетия, она используется и в наши дни. Подобным "накопителем тумана", пользуются в одной из чилийских деревень с 1987 года. Он ежедневно обеспечивает 700 человек 15 тысячами литров воды.