我们居住的蓝色星球拥有不计其数的动植物资源,这是一笔巨大的宝藏。今天所分享的只是冰山一角,我们相信,纳米仿生科技在不久的将来能够让我们的生活更加美好。我们会经常接触到各种各样的生物,比如荷叶、蚊眼、蝉翼、仙人掌,这些生物都应该耳熟能详吧,但可能很难把它们与尖端的纳米科技直接联系起来。
下面我会分享:这些生物经过数百万年的进化都具有哪些特异功能以及独特的微纳结构,它们又能给科研人员提供哪些灵感、助力工程技术难题的解决。
我们生活的地球往往又被称为蓝色星球,具有丰富的动植物资源,包括我们人类,都极其依赖水资源。水,又被称之为生命的源泉,如果没有水,想象一下,绿洲会变成荒漠、人类和动植物都难以生存,从这个意义上讲,我们是离不开水的,每天都需要喝水,洗澡生活也需要用水。
但另一方面,水,也会给我们日常生活和工业生产带来许多困扰。举个例子,在日常生活中可能都有过这样的经历:下雨天,你的衣服会湿,非常不方便;天气寒冷,淋湿了,老人小孩很容易会感冒。是不是曾经都想过,有没有一种技术,能够使衣服不怕水、不会被浸透。其实,这个就是我要讲的超疏水纳米科技。
自然界经过数百万年的进化,有各种神奇的功能,我们人类的发展史,实际上就是不断学习、模仿自然的过程。
针对这个工程技术难题,自然界有没有什么好的解决方案呢?荷花,在我们日常生活中很常见,每到夏天,在许多池塘都会成为一道亮丽的风景。古人很早就已经意识到,莲花具有出淤泥而不染的神奇特性,在亚洲,荷叶更是被认为是圣洁的象征。其实,这些都是源于荷叶表面雨水不沾的神奇特性。通过这个小视频,我们可以更加直观的感受到:水是很难在荷叶表面驻留的,会瞬间滚离。这就是我们人类所希望拥有的超疏水技术。
在高倍电子显微镜下,我们可以发现荷叶表面分布有无数的微米乳突,每个乳突的大小大概6~9um,间距是20um。这是什么概念呢,一米缩小1000倍就是1mm,1mm再缩小1000倍就是1um,而1um再缩小1000倍就是1nm。这种微米乳突是多么的精细。更有意思的是,如果进一步放大,我们还会发现:每个微米乳突以及乳突和乳突缝隙的表面还包覆有更精细的纳米突起。
荷叶表面其实是一种精细的微纳复合结构,而不是我们肉眼所看到的光滑平整表面。
受荷叶灵感启发,我们就可以人工研制超疏水界面,水滴可以完全不沾。如果超疏水表面撒上白色粉末来模拟灰尘,滴水就很容易实现表面清洁。即使液滴高速撞击,液滴完全都碎裂了,细小的水珠也不会在表面驻留。受荷叶超疏水自清洁原理的启发,科学家已经研制出完全不沾水的纺织品、遇水能够自清洁的功能涂料。
在干旱的沙漠中,大部分植被都很难生存,但仙人掌却可以生存。这是因为空气中的水分可以在仙人掌刺的表面凝结并定向输运至其根部。受此灵感启发,就可以研制新型仿仙人掌刺的集水装置用于植被灌溉。在非洲纳米布沙漠,有一种神奇的小昆虫,它依靠背部特殊形貌及微纳结构可以把海边吹拂过来的薄雾收集成液态水,只要屁股朝天,凝结水就会源源不断流进它的口器,满足其生存需要。
受此启发,就可以研制新型集水装置,可以满足一些特殊地区的饮水需求。
我们居住的蓝色星球拥有不计其数的动植物资源,这是一笔巨大的宝藏。今天所分享的只是冰山一角,我们相信,纳米仿生科技在不久的将来能够让我们的生活更加美好。