دانلود مقاله ترجمه شده مطالعه نیروی چسبندگی و کشسانی موضعی نانوساختارهای موجود در غشای بال دروزوفیلا ملانوگاستر با استفاده از میکروسکوپی نیروی اتمی

چکیده

بال حشرات، یک میکروساختار و نانوساختار سلسله ­مراتبی، پیچیده، کارکردی و طبیعی دارد که سبب می­ شود سطح بال، مقاوم در برابر آب و خودتمیزشونده باشد. بال حشرات به عنوان مبنایی برای مهندسی مواد بیومیمتیک مورد استفاده قرار می­ گیرد؛ با این وجود، خصوصیات مادی این نانوساختارها مانند مدول کشسانی موضعی و چسبندگی موضعی به درستی درک نشده است. ما بال رسته کانتون – اس از دروزوفیلا ملانوگاستر (از اینجا به بعد دروزوفیلا نامیده می ­شود) را با میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) مورد مطالعه قرار دادیم تا خصوصیات موضعی مادی نانوساختارهای سطح بال دروزوفیلا را به صورت کمّی تعیین کنیم. دریافته شد که بال ­ها ساختار سلسله ­مراتبی با طول 10 – 20 میکرومتر، مو با قطر 0.5 تا 1 میکرومتر و برامدگی­ هایی در مقیاس بسیار کوچکتر با قطر 100 نانومتر و ارتفاع 30 – 60 نانومتر دارند. خصوصیات موضعی این برامدگی­ های نانومقیاس تحت شرایط خشک و محیطی با AFM نیرو – حجم مطالعه شد. دریافته شد که غشای بال یک مدول کشسانی از مرتبه 1000 مگاپاسکال دارد و کار نیروی چسبندگی بین پروب و سطح غشای بال از مرتبه 100 mJ/m² است. این خصوصیات با خصوصیات مربوط به پلیمرهای ترموپلاستیک مانند پلی­اتیلن، دارای یک مرتبه بزرگی هستند. اختلاف در کار نیروی چسبندگی بین برامدگی­ های نانومقیاس و غشا در شرایط خشک یا محیطی (رطوبت نسبی 30%) اختلاف معناداری نیست. این امر نشان می ­دهد که برامدگی­ های نانومقیاس و غشای اطراف از نظر شیمیایی مشابه هستند و تنها از طریق ناهمواری سطحی یا اثر نیلوفر آبی هندسی، آبگریزی را افزایش می­ دهند.

1-مقدمه

نانوساختارهای بدیع متعددی در طبیعت وجود دارند که خصوصیات فیزیکی خاص در سطوح ایجاد می­ کنند، که برخی از آنها عبارتند از: خصوصیات ابرآبگریزی برگ نیلوفر آبی، خصوصیات اپتیکی بال ­های پروانه، و حساسیت نوری ستاره دریایی [1 – 3]. بال­ های حشرات، کانتیلورهای نوسانی هستند که نیروی ماهیچه ­های سینه را به هوا منتقل می­ کنند و مقاطعی هستند که به هوا شتاب می­ بخشند و نیروی هوا را به بدن باز می­ گردانند [4]. بال حشره، سه جزء اصلی دارد: زیربغل، رگبال ­ها و غشا...