Фото дня: Сокровище для инженера
Бабочки – легкие, изящные, красивые – всегда были окутаны тайнами и легендами. Греки почитали их символами бессмертиями души, а китайцы – воплощениями любви и изобилия. А, например, мексиканские шаманы полагали, что чешуйки на крыльях бабочек – это “золотая пыльца, несущая знания “. Как оказалось, знаний бабочки, действительно, даровали людям немало.
Изучение чешуек и затейливых узоров на крыльях бабочек началось еще в Средние века. А примерно 80 лет назад австрийский естествоиспытатель Г. Вебер точно изобразил строение чешуек, покрывающих тело и крылья бабочки. Оказалось, что чешуйка представляет собой микроскопическое трехмерное образование, состоящее из верхней и нижней пластин, соединенных перемычками, или точнее – стойками. Во впадинах верхней пластины есть отверстия, позволяющие воздуху проникать в полость чешуйки. Такая двухслойная система увеличивает подъемную силу крыла в планирующем полете, уменьшает шум и вибрацию при машущем полете, защищает бабочку от переохлаждения и хищников – поглощает эхолокационные сигналы летучих мышей. Чешуйки защищают крыло от повреждений при ударах и способствуют стеканию зарядов статического электричества. Благодаря строению чешуек, крылья и тела бабочек самоочищаются, отталкивают воду и впитывают солнечную энергию. Толщина верхней пластинки чешуйки неравномерна, поверхность испещрена неровностями. Благодаря этому переливаются крылья бабочек всеми цветами радуги так, что невозможно оторвать глаз!
В ходе эволюции чешуек, длившейся миллионы лет, были реализованы потрясающие инженерные идеи, которыми наши современники с удовольствием пользуются. Так, по аналогии с чешуйками бабочек было создано покрытие винта вертолета, заметно увеличившее подъемную силу за счет увеличения рабочей площади винта и улучшения обтекания поверхностей воздухом. Также, конструкция чешуек помогла при создании труб для транспортировки жидкостей. Такая труба имеет два канала: внутренний цилиндрический, где течет основная масса жидкости, и наружный кольцевой для компенсации давления потока. На поверхности внутренней стенки трубы – продольные ребра, между которыми – отверстия, соединяющие цилиндрический и кольцевой каналы. Испытания двухканальной трубы диаметром 40 мм показали, что сопротивление движению жидкости в ней на 10% меньше, чем в трубе с гладкими стенками.
При разработке чрезвычайно чувствительных хемодатчиков используют особенности микроструктуры крыльев бабочек вида Morpho. Последние в ответ на малейшие изменения состава атмосферы реагируют… изменением окраски. Это связано с тем, что на чешуйках густо расположены наноструктуры (их размеры исчисляют нанометрами), которые в зависимости от того, какие молекулы воздействуют на них, могут изменять спектр отраженного света, т.е. цвет крыльев.
Еще одна технология основана на особенностях структуры крыльев бабочек – это технология защиты от подделок денежных знаков и документов (NOtES – нанооптическая технология для повышения безопасности). Знаки, созданные с помощью этой технологии, можно размещать на чём угодно – металле, пластике, бумаге. Их невозможно отсканировать или скопировать, а также отделить от поверхности.
На фото: чешуйки на крыле бабочки; световая микроскопия
