Сальвиния вредная: может оказаться полезной
Листья водяного папоротника salvinia molesta чрезвычайно гидрофобны. Растение в буквальном смысле обладает способностью «выходить сухим из воды». Дело в том, что сальвиния вредная окружает себя едва заметной «юбкой» из воздуха. Этот слой предотваращает контакт поверхности растения с жидкостью даже при погружении сроком до нескольких недель.
Исследователи-материаловеды называют такое поведение «супергидрофобным». Это свойство представляет интерес с точки зрения применения в различных областях — от быстросохнущих купальников до судов с повышенной топливной эффективностью. Создание супергидрофобных поверхностей на основании природной модели возможно, но такие «копии» имеют существенный недостаток — водоотталкивающий слой в них слишком нестабилен. В движущейся воде он исчезнет в лучшем случае через несколько часов.
Исследователи из Бонна, Ростока и Карлсруэ разгадали фокус сальвинии вредной, с помощью которого она надевает свою воздушную юбку.
Уже несколько лет является известным факт, что поверхность листьев этого растения покрыта крошечными венчикоподобными ворсинками. Они заставляют воду, в которой находится сальвиния, держаться на расстоянии. Но это только одна сторона медали. «Мы показали, что внешние кончики этих венчиков гидрофильны, — рассказывает профессор Вильгельм Бартлотт (Wilhelm Barthlott) из Боннского университета. — Они погружаются в воду, которая окружает растение и фактически "прошивают" слой воздуха, заключенный между листом и водой. Поэтому воздушному слою не так-то легко куда-либо ускользнуть».
Профессор Бартлотт — глава Института биоразнообразия растений им. Неса в Бонне. Там начались эксперименты, которые сегодня продолжаются совместно с кафедрой гидродинамики Университета Ростока и Институтом прикладной физики, входящим в состав Университета Карлсруэ. «За 20 лет, прошедших с момента открытия "эффекта лотоса", "эффект сальвинии" — одно из наиболее важных исследований в области бионики», — говорит профессор Томас Шиммель (Thomas Schimmel) из университета Карлсруэ.
Более того, эта работа обладает огромным техническим потенциалом. На данный момент более половины энергии, вырабатываемой двигателем судна, теряется на трение о воду. По мере увеличения скорости сопротивление это растет пропорционально её квадрату, что требует значительного повышения мощности двигателя. При наличии воздушной прослойки, по подсчетам ученых, эти потери могут быть сокращены на 10%. С учетом того, что на долю «прожорливого» морского транспорта приходится значительная часть мирового потребления топливных ресурсов, суммарный эффект может оказаться огромным. «Вероятно, таким образом можно будет экономить около 1% от объема потребления топлива во всем мире», — таков прогноз профессора Бартлотта. «Поверхности, созданные по образцу водяного папоротника, могут произвести революцию в судостроении», — соглашается д-р Альфред Ледер (Alfred Leder) из Университета Ростока.
По сообщению ScienceDaily