對於人類來說，大雨落到臉上最多令人有些不舒服。但是對於像蝴蝶一樣纖小細膩的生物來說，掉落的雨水相當於從天而降的保齡球！簡直要命。
紐約康奈爾大學的生物和環境工程師Sunghwan Jung說：「對這種小生物而言，降雨是最危險的事件。」
Jung解釋說，質量造成的撞擊力並非唯一問題。雨水會破壞昆蟲的飛行動，並可能剝奪鳥類的體溫，因此儘可能地減少雨滴與身體的接觸時間，對許多動物來說至關重要。
Seungho Kim，Jung和同事仔細研究了不同的動植物如何減少這種潛在危險。他們使用高速攝像頭以每秒5000到20000幀的速度捕捉水滴，觀察水落在蝴蝶，飛蛾，蜻蜓，塘鵝羽毛和葛葉上帶來的後果。
之前有研究進行了類似的觀察，但水滴的下落速度遠低於實際的雨水——後者每秒可達到10米。在這項新研究中，研究團隊將水高速噴下，並記錄不同的撞擊動力學數據。
他們觀察到，水滴與葉子或蝴蝶翅膀的表面碰撞時，會掉落到微小的凹凸紋理上，這些微小的紋理會在微型水體中產生像衝擊波一樣的波浪。這些波相互干擾，導致液滴在散布時形成褶皺圖案，其整個厚度各不相同。
然後，就像水滴將要反彈一樣，波浪效應使翅膀表面的毛刺在水膜上穿孔，從而將水滴破裂成微小的碎片。
這些天然表面上的納米級蠟層有助於斥水。研究人員發現，這與水珠破碎效果一起，將液體與翅膀表面之間的接觸時間減少了多達70％。
反過來，這減少了熱量和動量傳遞。這對於需要保持溫暖才能飛越並逃脫食肉動物的昆蟲來說，意義非凡。
「通過兩層結構——一個微米級(粗糙的凹凸結構)和另一個納米級(蠟結構)，這些生物體可以具有超疏水(憎水)的表面。」
Kim和他的同事還捕捉到了散布在病原真菌孢子上的水珠碎片——揭示真菌如何利用植物防禦來增強自身的擴散能力。
Jung說：「這是首個針對天然疏水錶面如何抵禦高速水滴的研究。」
蝴蝶翅膀上的微尖刺如何破碎雨滴，可以幫助工程師開發更高級的防水材料，該領域已經從大自然中汲取了眾多靈感，如受荷葉啟發的防水塗層。
Jung說：「超疏水錶面的市場很大。」但是，如果要製造「受這種材料啟發的工程產品，耐久性是最大的問題。」
這項研究發表在《美國國家科學院院刊》上。
本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。