为什么昆虫永远不会被雨砸死？千万别被孩子问住了！

夏天来了，夏天可以有甘甜的西瓜，有甜美的冰激凌，让人大快朵颐；随之而来的也还有各种小虫子，最令人讨厌的就是蚊子，招蚊子体质的人一定深有感触，走到哪可能被咬。

人类与蚊子的斗争可以说是由来已久，但是在这场战争中，人类始终没有取得完全的胜利。总是被它折磨的死去活来。大家有没有想过，蚊子没有家，为什么没有在雨天被大雨所“砸死”呢？在雨中一滴水滴的质量大约是蚊子体重的50倍，再加上雨滴落下的重力加速度，相当于汽车撞向人的冲击力，在大雨中，平均每秒有25滴水击中蚊子，但实际上，这些“精神小伙”，到了雨天不仅不躲，还在雨中愉快地玩（bei）耍（zhuang），根本不 care 冷冷的冰雨在脸上胡乱地拍~

美国佐治亚理工学院的胡立德（David Hu）教授利用高速摄像机发现，蚊子是一位“太极高手”，当雨滴击中它的时候，它不仅不抵抗，反而顺势下落，并透过侧飞、翻跟斗等方式让雨滴从身侧滑落来化解冲击力，而后可以在百分之一秒内迅速恢复身体的平衡，以迎接下一次的嬉（peng）戏（zhuang）。针对这一问题，最近科学家们又有了新的发现。

日前，美国宾夕法尼亚大学的研究者们，通过研究昆虫身体表面的微观结构，发现昆虫表面一种新型的微纳米结构，使其具有更好的防水性，水滴接触后更快的分离。相关工作以“Compact nanoscale textures reduce contact time of bouncing droplets”为题，发表于杂志《SCIENCE ADVANCES》。

蚊子们抵御炸（yu）弹（di）的能力，除了依靠顺势而为的“太极之术”之外，另一项法宝就是他们可以“拒水滴于千里之外”的特殊“表皮”。水滴在接触昆虫的表面后，会在极短的时间内弹起与其分离。在传统的超疏水理论中，大都通过构筑粗糙的表面微观结构，使其具有极低的固相率（~0.01），通过在液滴与固体之间形成一层气膜，使其具有良好的疏水性能。但是研究者发现蚊子等昆虫表面，具有较高的固相率（~0.25-0.65），但是仍然展现出非常好的疏水性能，水在滴落后可以迅速的弹起。

不同昆虫表面的微观结构

水滴在不同纹理表面的弹跳时间

研究者利用电子显微镜观察不同昆虫的表面发现，其表面都布满了高密度的百纳米级别的微绒毛，这些绒毛的直径都分布在100 nm至300 nm之间，且具有特定的微观结构与排列顺序，就是这些微绒毛的存在，有效的提高了其表面的疏水性能。

昆虫表面的微纳米结构，启发我们开发更加优异的防水涂层

研究者们又通过光刻技术，人工制备了这种表面分布，有特殊倒角结构的百纳米级别微柱阵列，在这种表面，水滴也同样的展现出极佳的弹跳性能，接触时间仅有0.15 s，比我们眨一次眼的速度还要快一倍。

相较于传统的超疏水表面，这种表面具有更高的固相率，可以使其在高冲击力的情况下保持稳定，有效的提高其稳定性。文章的作者Tak-Sing Wong说：“对于这些昆虫来说，保持他们身体表面对水滴的排斥力，是一件十分重要的事情，一旦表面浸润，雨滴的冲击力就足以将他们拍到地面上，并带来致命一击，因此，它们一定有自己的方法实现长时间的保持体表的疏水性能。”

在对于自然界的应对之道上，动物往往有着比我们更丰富的经验。研究和模拟这些动物应对大自然的特殊本领，为我们的科学家和工程师提供新的设计思路，可以解决很多难题——比如，如何更好地设计微型飞行器，让它们能够像蚊子一样，在雨中轻盈地翱翔。

目前新冠肺炎仍然在全球肆虐，飞沫作为新冠病毒传播的重要途径之一，对于飞沫的防护是一件十分重要的事情。

这种表面结构的设计也可以有效的提高，对飞沫的抵御能力，如果将其修饰于个人防护装备的表面，可以有效提高对新冠病毒等，各种依赖飞沫作为载体的病毒的抵抗能力。

https://advances.sciencemag.org/content/6/29/eabb2307

https:/ /doi.org/ 10.1073/pnas.1205446109

来源：高分子科学前沿