Ученые выяснили, почему перья пингвинов не покрываются льдом
Химики и физики из Китая и США раскрыли секрет сухости пингвинов — оказывается, что они защищены от обледенения и промокания особой структурой перьев, отталкивающей воду и не дающей ей прикрепиться к их поверхности.
Свои выводы ученые опубликовали в Journal of Physical Chemistry C.
Большая часть видов пингвинов обитает в приполярных и заполярных регионах южного полушария Земли, где большую часть времени господствуют отрицательные температуры воздуха и где вода морей и океанов находится у самой точки замерзания. Выход из такой воды, в принципе, должен закончиться полным обледенением тела «ныряльщика», однако с пингвинами этого никогда не происходит, что долго заставляло ученых ломать голову.
Цзинмин Ван (Jingming Wang) из университета Бэйхан в Пекине (Китай) и его коллеги раскрыли секрет подобной стойкости к оледенению и даже смогли ее воспроизвести в искусственном материале, изучив структуру перьев обычных пингвинов Гумбольдта, обитающих на пляжах Перу и Чили.
Изначально ученые думали, что неуязвимость пингвинов к оледенению была связана с тем, что его перья похожи по своей структуре на лист лотоса и других растений, чрезвычайно сильно отталкивающими воду. В таком случае, как считали Ван и его коллеги, лед не должен был образовываться на крыльях и теле пингвина просто по той причине, что вода скатывалась с них до того, как она успела замерзнуть.
Но эта теория не укладывается в данные наблюдений и последующие эксперименты – если бы поверхность перьев пингвина была просто гидрофобной, то лед осаждался бы на ней при высокой влажности или при антарктических температурах, чего не происходит. Это заставило группу Вана изучить структуру перьев пингвина при помощи сканирующего электронного микроскопа.
Как оказалось, перья пингвинов не просто являются гидрофобными, но и они представляют собой особую структуру, которая не дает практически любым частичкам материи прилипать к ним. Благодаря присутствию множеству «крючков» на поверхности перьев, кристаллики льда, даже если они формируются очень быстро, не могут осесть или «примерзнуть» к перьям пингвинов.
Ориентируясь на это природное «ноу-хау», авторы статьи создали полимерную мембрану, которая ведет себя аналогичным образом. Подобные материалы, как надеются ученые, позволят защитить высоковольтные провода и фюзеляж самолетов от обледенения и инея.