photo of blue and black butterfly on orange flower with a yellow flower to its left
La texture des ailes à grande surface du papillon Morpho élimine l'eau et la saleté via une microstructure hydrophobe.
Comme certaines plantes, les ailes de nombreux insectes à grandes ailes restent exemptes de saleté (par exemple, papillons, mites, libellules, ailes de dentelle), un avantage évident pour un vol efficace, et ils le font sans utiliser de détergents chimiques ni dépenser d'énergie. Ceci est accompli par l'interaction entre la micro- et la nano-topographie multi-échelles à grande surface sur leurs surfaces alaires et les propriétés physiques des molécules d'eau.
Bien qu'une variété de structures spécifiques apparaissent dans cette topographie de surface d'aile, toutes partagent un ensemble mathématique similaire de proportions dans la taille et la distance des saillies associées à la superhydrophobicité (non-mouillabilité extrême). Par exemple, les ailes de papillon présentent deux structures répétitives clés : les écailles individuelles ou squames (environ 40 × 80 microns chacune) et le micro-relief des crêtes surélevées couvrant chaque écaille, chacune d'une largeur comprise entre 1000 1500 et XNUMX XNUMX nm.
Étant donné que l'eau et l'air adhèrent moins bien que l'eau et les solides, les textures pliées rugueuses et à grande surface peuvent réduire la force d'adhérence sur les gouttelettes d'eau, car l'air emprisonné dans les espaces interstitiels de la surface rugueuse entraîne une réduction de la zone de contact liquide-solide. . Cela permet à l'auto-attraction de la molécule polaire d'eau de s'exprimer plus complètement, l'amenant à former des sphères. Les particules de saleté sur la surface de l'aile adhèrent à ces gouttelettes, à la fois en raison de l'adhérence naturelle entre l'eau et les solides et parce que le contact avec la surface de l'aile est réduit par la micro-topographie de l'aile. Le moindre angle à la surface de l'aile fait alors rouler les boules d'eau par gravité, emportant avec elles les particules de saleté attachées, nettoyant l'aile sans utiliser de détergent ni dépenser d'énergie. Des micro- et nano-finitions de surface inspirées des surfaces biologiques autonettoyantes sont désormais appliquées aux peintures, au verre, aux textiles, etc., réduisant ainsi le besoin de produits chimiques toxiques et de main-d'œuvre coûteuse.
La texturation multi-échelles fournit également un modèle pour augmenter considérablement la surface de nombreux matériaux.
La vidéo ci-dessous montre/illustre les structures discutées dans cette stratégie.
Zoomez sur un papillon morpho bleu (narré)
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Références
« De nombreuses surfaces biologiques sont hydrophobes en raison de leur composition complexe et de leur microstructure de surface. Les papillons ont été sélectionnés pour étudier leurs caractéristiques par microscopie optique confocale, microscopie électronique à balayage et mesure de l'angle de contact. L'angle de contact des gouttelettes d'eau sur la surface des ailes de papillon est constamment mesuré à plus de 140 degrés. La poussière sur la surface peut être facilement nettoyée en déplaçant des gouttelettes sphériques lorsque l'angle d'inclinaison est supérieur à 3 degrés. On peut en conclure que la surface de l'aile de papillon possède une caractéristique hydrofuge, autonettoyante ou "effet lotus". (Collins 2004 : 245) Réserver Design et nature II : Comparer le design dans la nature avec la science et l'ingénierie (Design et nature) (Design et nature, 6) 09/06/2004 | MW Collins
