蝴蝶在雨中飞 翅膀为何不沾水
来源:科普时报
作者:康素琪
发布时间:2024-01-08
浏览次数:848

“我向你飞,雨温柔地坠,像你的拥抱把我包围。我向你飞,多远都不累。”作为影视剧《还珠格格》的主题曲,《雨蝶》曾经红遍中国的大江南北,现如今这首歌曲在某音乐平台仍十分走俏。

雨中的蝴蝶本该是落魄的、艰难的,为什么它能够冲破雨滴的阻碍和束缚呢?


蝴蝶的名字源于其外形特点。在中国文化中,“蝶”字右边是“枼”,意为“薄翼”,“蝴”即“胡”,形容很大,所以蝴蝶在中国古代意为“有阔大而扁平翅膀的虫子”。事实上,蝴蝶翅膀的表面藏有玄机。


很多昆虫被雨淋后就飞不起来了,蝴蝶却能保持飞行。自然界中许多鸟类的羽毛具备一定的防水效果,这是由于鸟类的尾脂腺发达,能够分泌油脂从而实现防水。与鸟儿不同,蝴蝶的翅膀则是用到了“纳米技术”。


借助显微镜,我们可以观察到蝴蝶翅膀表面上有很多微小的鳞片,这些鳞片并不是随意排列的,而是跟屋顶上的瓦片一样,整整齐齐地叠加并按照前后顺序覆盖在翅膀膜上,形成了一道防水的屏障。而且,这些鳞片之间还有微小的间隙,当雨水在蝴蝶翅膀表面形成水滴时,鳞片之间的间隙可以帮助水滴聚集,从而滑落。


把鳞片放大后,我们能发现其表面并不光滑,粗糙的样子很像齿轮,上面有一条条凸起的细线。凸起的细线像是齿轮上的齿牙,这种齿牙直径还不到头发丝的千分之一,属于纳米级别。


当雨滴落到鳞片上,比针头还细的齿牙会像扎破气球一样,将雨滴分解成很多小水滴,这样就会大大减轻雨水对蝴蝶翅膀的冲击力,并且减少蝴蝶翅膀与雨水的接触面积。同时,这样的结构还形成了引导坡度,让水滴沿着鳞片之间的间隙快速滚落到翅膀边缘。因此,雨点一旦打在蝴蝶身上,只会跟它擦肩而过,而不会淋湿蝴蝶。


不过,如果真的遇上长时间的狂风暴雨,小小的蝴蝶还是没办法抵抗住大自然的力量,它们会寻找避雨的地方,并且会收拢翅膀以保护自己的身体免受雨水的侵袭。


蝴蝶翅膀的纳米级鳞片,能对水滴产生发散性的排斥作用。科学家们借助这一原理研制出了超疏水涂料。但目前该材料制作成本高、工艺繁琐,限制了其大规模生产和应用。如果这种超疏水涂料解决了制造成本和制备工艺等问题,将会拓宽其在不同领域的应用,给人类带来极大的便利。

(作者系湖南师范大学树达学院学生,指导教师为湖南师范大学肖荣、邓乐兮)


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