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蚊子還能啟迪更多發明
二戰中“蚊式”轟炸機立下了傳奇戰功，至今仍被人津津樂道。仿生學模板雙翅目昆蟲蚊子，以靈活多變的空中飛行方式，一直備受科學家關注。大連理工大學教授吳承偉團隊最近發現，蚊子不僅是杰出的“空中戰斗機”，還是全能的“水面直升機”。
蚊子腿能產生較其自身二十幾倍大的浮力，而號稱“浮水王”的水黽，單腿產生靜態浮力也僅有自身體重的15倍。如果以6條蚊腿進行粗略計算，蚊子在水面上產生的最大靜態浮力是其體重的百倍之多。吳承偉在接受《科學時報》記者采訪時表示，研究人員利用與蚊子腿相同直徑的柔軟細鋼絲制成“鋼絲腿”，雖長度、形狀及結構毫無二致，但其水面最大承載力只有蚊子腿的1/7。這一研究成果日前發表在《科學通報》上。
整個實驗過程看上去頗為簡單，但在這個微小的動物身上實施起來卻并不十分容易。研究人員將單根蚊子腿與細鋼針巧妙地膠連后，固定到與實驗機相連的鋼絲上，控制蚊腿勻速壓向靜止水面。在蚊腿與水面接觸時，利用電子顯微鏡觀察蚊腿微觀結構，對其成分進行分析,并用儀器測量蚊腿表面接觸角，同時記錄其在水面上的最大承載重量。
在實驗過程中，研究人員還發現了一個有趣的現象：蚊子腿表面的部分生理特征與蝴蝶翅膀類似。
面對炎炎夏日嗡嗡而來的蚊子，備受煩擾的人們實在無法將其與翩然起舞的蝴蝶相提并論。蝴蝶雙翅絢麗多彩，翅表的鱗片具有一定疏水作用，能抵御部分雨水的侵襲。“蚊子腿表面與蝴蝶翅膀表面的主要成分極為相似，均由蛋白質、脂類和幾丁質構成。它們雖具備一定疏水性能，但顯然不足以令蚊子在水面上安全起飛、降落和自由行走。”吳承偉介紹說。
于是另一個問題接踵而來，蚊腿強大的疏水性能到底源于何處？
通過掃描電子顯微鏡，研究人員觀察發現，蚊腿表面覆蓋有十微米級、規則排列的鱗片，而鱗片表層又分布有微米級的縱向加筋結構，并且在這些縱向加筋結構中，又分布有納米級的橫向加筋結構。蚊子正是利用這種特殊的結構，將空氣有效地吸附于鱗片和鱗片上的“納米筋”內，最終在其表面形成一層穩定的氣膜，抵御了水滴的浸潤。
這項關于蚊子腿表面微納結構的研究，除了讓人們對這位每逢天熱如約而至的“朋友”有更多了解外，還具有重要的仿生學意義。
“可能將來我們佩戴的領帶也會和蚊子腿扯上關系。”吳承偉說。由于該結構的強疏水性，如果將蚊腿“納米筋”結構應用到納米布料中，水將不再會沾濕布料。相反，水珠在布料上滾落還能將灰塵輕而易舉地帶走，達到表面自清潔目的。
俄羅斯研究人員正在進行潛艇表面涂層的納米材料開發，或許，未來潛艇的表層會借鑒蚊腿表面的超疏水性“納米筋”結構。當由這種結構構成的表面接觸到水，水分子會集合成無數的環形結構，像球狀軸承那樣滾動，將摩擦力減到最小。
蚊腿表面的超微結構也許還會讓我們看到新概念小型飛機的出現。基于其穩定的降落結構，及其在水上由疏水作用產生的巨大浮力，我們有理由相信，未來將仿生開發出小型水上直升機，那將大大豐富直升機在偵察、科研等方面的應用。
蚊子腿不再微不足道，對它們的研究將為許多領域的應用提供基礎。“或許未來我們還能看到水陸空三棲的偵探機器蚊子。”吳承偉介紹。
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