“全靠它们 蝉翼才能既防水又抑菌”

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工程行业的许多灵感来自自然。 例如，蝉翼以其独特的防水抑菌性长期以来一直吸引着研究者的眼球。 如果这样的特征能够大量应用于工业产品，将会大有帮助。

视觉中国供图

但研究人员先前的研究方法是将蝉翼表面的化学物质完全清除，不仅会损伤蝉翼表面，也不能完全说明蝉翼表面的化学物质是如何与自身结构协同运动的。

新的研究比较了蝉翼涂层物质进行了分层研究，发现了形态和化学物质之间有很多复杂的相互作用。 相关结果发表在《先进材料接口》杂志上。

研究人员分解了两种不同的蝉，蝉翼有高度有序的微锥结构，这种结构也被称为纳米柱。 一直以来，人们认为纳米柱结构发挥着特殊的作用，有助于半翼的防水和细菌的抑制。

该研究的参与者美国桑迪亚国家实验室拆除化学家杰西卡·卡斯特介绍说，为了不破坏蝉翼，研究小组尝试了微波辅助提取法，但迄今为止尚未被完美昆虫翼采用。 这需要加热被氯仿和甲醇浸泡的蝉翼再次冷却，随着这个过程的进行分解剥落的化学物质。

研究表明，对两种不同的蝉来说，纳米柱的化学组成对维持蝉翼结构的完善至关重要。 “去除纳米柱外侧的化学物质后，柱变短并向两端弯曲”这项研究的参加者，伊利诺伊大学香槟分校的生物学家玛丽安·瑞安解释道。

在一年级的蝉种( neotibicen pruinosus )中，去除纳米柱外层的化学物质后，纳米柱的萎缩效果更明显。 蝉翼的疏水性首先下降，抗菌性在化学物质开始剥落后立刻上升，但在越来越多的化学物质剥落时明显下降。 小组还发现，对于另一蝉种( magicicada cassinii )来说，蝉翼表面的化学物质本身具有抗菌性。 这个蝉的冬眠期间是17年，蝉翼的纳米柱更短。 这意味着，与结构特征相比，更有可能依赖蝉翼的化学成分进行抗菌。

“显然，蝉翼的各层结构具有不同的功能。 》西弗吉尼亚大学物理化学家特里·加林说:“比较特定层位进一步分解的能力非常重要，这有助于更好地理解蝉翼基于不同化学组成的整体物理特征。”

了解化学物质对结构的影响有助于科学家设计更好的产品。 瑞安说:“有了结构和化学相互关系的基础知识，我们在设计新材料时就能放得更远。 我们可以根据从自然界注意到的现象，做出结构和化学性能并重的选择。 ”。

(根据《环球科学》)