Insectenvleugels zouden nieuwe zelfreinigende technologieën kunnen inspireren

Nieuwe inzichten in hoe insecten waterdruppels gebruiken om vuil en verontreinigende stoffen van hun lichaam te wassen, kunnen de prestaties van zelfreinigende apparaten helpen verbeteren, suggereert een studie.

Veel levende wezens, waaronder krekels, gekko’s en lotusplanten, hebben waterafstotende, wasachtige oppervlakken ontwikkeld waarop ochtenddauw perfect ronde druppels vormt.

Wetenschappers hebben nu de precieze mechanismen onthuld waarmee deze druppeltjes elkaar ontmoeten, springen en rollen van insectenvleugels en plantoppervlakken, waarbij kleine verontreinigingen worden meegenomen.

Soortgelijke methoden kunnen worden gebruikt om het ontwerp en de functionaliteit van door de mens gemaakte, zelfreinigende apparaten, waaronder coatings voor zonnepanelen, autoruiten en biosensoren, te verbeteren, zeggen experts.

Een team van onderzoekers van de School of Engineering van de Universiteit van Edinburgh observeerde hoe het zelfreinigende mechanisme werkt op de vleugels van krekels.

Met behulp van computersimulaties, aangedreven door de supercomputer ARCHER2, ontdekten ze dat verontreinigende stoffen op twee manieren kunnen worden verwijderd – afhankelijk van de aantrekkingskracht tussen de waterdruppeltjes, de verontreiniging en de moleculen op het oppervlak van de vleugels van het insect. De studie is gepubliceerd in het tijdschrift Nano-brieven.

De bevindingen tonen aan dat wanneer de kracht van de waterdruppel groter is dan de kracht die de verontreiniging aan het oppervlak vasthoudt, de verontreiniging wordt geabsorbeerd door de druppel die vervolgens van de vleugels van de cicade rolt of springt.

In andere gevallen zullen de opwaartse krachten die worden gegenereerd door veel druppeltjes die samensmelten, verontreinigingen van de vleugels katapulteren, in een betoverende druppelvorm, die lijkt op een heteluchtballon.

“We hebben nu een beter begrip van hoe oppervlakken passief kunnen worden ontsmet zonder een krachtbron te gebruiken. Dit werk heeft een brede reikwijdte voor toekomstig onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe experimenten voor zelfreinigende oppervlakken”, zegt dr. Sreehari Perumanathk.

“Dit onderzoek onthult de kritische parameters die nodig zijn om verontreinigingen effectief van oppervlakken te verwijderen en opent nieuwe wegen voor het benutten van precisie-assemblage in toekomstige elektronica en biosensoren”, zegt Dr. Matthew Borg.