夜蛾翅超疏水性：生物仿生与应用潜力

"夜蛾翅表面疏水机理的探讨，王晓俊，张建军，对夜蛾科10种蛾翅膀表面的润湿性能进行了定性定量研究，发现其表面具有微纳米复合结构的鳞片，形成超疏水性质。这种疏水性有助于抵抗湿润环境中的不利因素，并具有自清洁功能，应用前景广泛。实现超疏水表面的方法包括非光滑表面修饰低表面能物质或构建非光滑结构。荷叶和蝉翼的超疏水特性也因其独特的微纳米结构而闻名。" 本文详细探讨了夜蛾翅表面的疏水机理，作者王晓俊和张建军通过扫描电子显微镜（SEM）研究了10种夜蛾翅膀的结构。他们观察到翅膀表面覆盖着呈履瓦状排列的鳞片，这些鳞片在翅脉平行方向有重叠，垂直方向留有间隙。鳞片上还分布有亚微米级的凹槽和纳米级的梯形纵肋，这些微纳米复合结构是夜蛾翅膀超疏水性的关键。 通过视频光学接触角测量仪，研究人员测量了有鳞片和无鳞片翅膀表面的静态接触角，结果表明有鳞片的夜蛾翅膀接触角显著高于无鳞片表面，显示出更强的疏水性。这证实了夜蛾翅膀的疏水性是由鳞片的微纳米结构与生物材料共同作用的结果。这种自然界的疏水机制对于防御湿润环境中的水分和污物，以及实现自我清洁至关重要。 文章进一步讨论了超疏水表面的重要性和应用潜力，如在减阻节能、自清洁、防积雪和防污染等方面。超疏水表面可以通过两种途径制造：一是非光滑表面加上低表面能物质，二是疏水材料上创建非光滑结构。然而，只有具备微细结构的表面才能实现较大的接触角，以达到超疏水效果。荷叶和蝉翼的超疏水特性分别得益于其表面的微米乳突和纳米柱状结构，这些生物启示了人工超疏水材料的设计策略。 夜蛾翅表面的疏水机理研究不仅揭示了自然界中适应环境的独特生物设计，也为人工超疏水材料的研发提供了理论依据和灵感，对材料科学、工程技术和生物医学等领域具有深远的影响。