科學研究 - 全球首次！模仿白蟻翅膀變霧爲水

日本龍谷大學理工學部物質化學科的内田欣吾研究室利用其自主開發的技術，全球首次成功再現了白蟻翅膀的表面結構。白蟻翅膀有一種特性，能捕捉空氣中的小顆粒水霧形成水滴，同時又會彈開較大的水滴。今後有望利用這項技術，從空氣回收水汽收集水滴。

内田研究室開發出一種晶體表面，透過向混合兩種二芳基乙烯分子的晶體膜照射光，再現了白蟻翅膀具有的雙重溼潤性。澳大利亞原產的白蟻Nasutitermes sp.爲了保存自己免受天敵傷害，特意選擇在雨季飛往新的棲地。因此，其翅膀必須要有效彈開水滴。爲此，Nasutitermes sp. 白蟻形成了一種特殊的系統，能夠彈開大水滴，並收集小水滴，達到一定尺寸後透過振動翅膀將其從表面去除。此次研究就着眼於白蟻翅膀的這種表面結構。

爲了再現白蟻翅膀的結構，研究小組混合了兩種照射光後顏色會可逆改變的「光致變色分子」，製作了晶體膜。由於已經知道混合前的單獨分子形成的表面在照射紫外光後會變成什麼樣，所以研究小組預測，透過混合兩種分子，能再現白蟻翅膀的結構。研究小組實際製作了照射紫外光後會發生光致變色反應，而且表面排列了兩種不同尺寸晶體（大晶體高約16μm，寬約1.5μm，小晶體高約1.9μm，寬約0.2μm）的晶體膜。這種表面結構跟預期一樣，表現出了與白蟻翅膀非常相似的特性。

這種材料表面具有超強防水性。一般來說，防水材料會排斥水。但白蟻翅膀能夠收集通常難以去除的小水滴然後統一將其去除，由此得以在自然界中存活。研究小組利用噴霧器在製作的晶體膜表面上噴附小水滴，應答直徑小於100μm左右的水滴被吸附，而更大尺寸的水滴則被彈開。這些水滴的尺寸分別與霧和雨滴的大小相同，透過類比白蟻翅膀的結構，成功再現了白蟻擁有的彈開大水滴、收集小水滴的功能。

透過這項研究，還明確了這種材料表面可用作自清潔材料，像名古屋中部國際機場的窗玻璃那樣，無需人工清潔即可保持表面乾淨，不僅如此，還有望作爲能從空氣裏的水霧中收集水滴的材料，以及能保持水滴的功能材料使用。