龙谷大学内田金吾教授的研究小组在世界上首次成功利用独创技术再现了白蚁翅膀的表面结构。此外,旭川医科大学、理化学研究所和东京药学大学也参与了这项研究。
近年来,对模仿和利用生物体的各种功能和结构的仿生学(仿生科学)的研究一直很活跃。已经开发了许多模仿各种生物结构的功能材料,例如模仿牛蒡子的魔术贴和荷叶的超疏水表面。
一只澳大利亚白蚁在雨季飞到一个新的殖民地,以保护自己免受天敌的侵害。机翼有一个独特的系统,可以排斥大水滴,收集一定大小的小水滴,然后通过拍打翅膀将它们从表面释放出来。
为了重现白蚁翅膀的结构,研究小组通过混合两种“光致变色分子”,在光线照射下会可逆地变色,从而制作了一种水晶薄膜。当混合前由单个分子形成的表面用紫外光照射时,发生光致变色反应,可以形成两种大小不同的晶体在表面排列的晶体膜。这种表面结构与白蚁翅膀的表面结构非常相似。
因此,当通过在所产生的表面上喷射小水滴来吸附直径约100μm或更小的小水滴时,更多的水滴被排斥。这些水滴的大小分别与雾和雨滴的大小相匹配,通过模仿结构,我们成功地再现了排斥白蚁表现出的大水滴和收集小水滴的功能。
这种表面有望用作保持表面清洁的自清洁材料,可以从空气中的雾气中收集水滴的材料,以及可以保留水滴的功能材料。