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小さな棘のおかげで水滴がヤモリの皮膚から飛び降りる

ヤモリは、ファンデルワールス力を利用するつま先の毛のような構造を使用して、壁にくっついて天井をすり抜ける前例のない能力のために、生物に触発された物理学者とロボット学者の最愛の人です。 その結果、ヤモリの足はほとんどの研究の注目を集めています。

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現在、オーストラリアとイギリスのチームがヤモリの皮膚を主張しています。 彼らが最近発見したように、トカゲの誕生日スーツの小さな超疎水性の棘は水滴を積極的に推進し、水上スカイランタンのように穏やかに放出するか、プールボールのようにそれらを撃ちます。 チームが王立協会のインターフェースで報告しているように、この新たに発見された「ヤモリ」はおそらく無病状態を維持するための貴重な戦略です。 湿度の高い環境では、皮膚を乾燥した状態に保つことで、細菌や真菌が居場所を奪い、爬虫類の悩みの種である厄介な感染を引き起こすのを防ぐことができます。

研究者たちは、オーストラリアでは雨の少ない場所に住んでいるが、湿度と一晩の結露が激しいトカゲの一種である野生の箱型のヤモリで発見しました。 残念ながら、チームは実験のためにヤモリを安楽死させなければなりませんでした。 彼らはトカゲの皮を取り除き、それを実験室の露点よりも冷たく保たれた銅板の上に置き、結露が自然に形成されるのを促した。 彼らは、走査型電子顕微鏡を使用して、ヤモリの微細な皮膚の棘(それぞれがほんの数マイクロメートルの高さ)を拡大し、マクロスケールで皮膚を撮影しました。

チームは、ヤモリの皮膚をきれいにする原因となるメカニズムを1つではなくいくつか特定しました。 防水性のハスの葉のように、ヤモリの皮膚の構造は小さな結露が集まり、水が表面全体に均等に分散するのを防ぎます。 より多くの水が集まると、液滴が成長します。 滴が十分な大きさに達すると、風や重力などの力と相互作用し始め、同時に疎水性のヤモリの棘によってはじかれます。 たとえば、直径約2ミリメートルの水滴は、約100, 000の皮膚棘の反発力を感じます。 最終的に外部プロセスが勝ち、液滴が皮膚から飛び出します。

時系列画像の2つのセットは、小さな液滴が大きな液滴と衝突し、組み合わされた液滴がヤモリの皮膚から素早く飛び出すことを示しています。 画像:Watson et al。、 Royal Society Interface

チームは、小さな外部の水滴(霧など)が既にヤモリにあるより大きな水滴に着地すると、表面エネルギーの変化により、2つのプールボールが衝突するように、大きな水滴が高速で飛び散ることを観察しました。 最後に、彼らは非常に小さな水滴(直径が約10〜80マイクロメートル)で、皮膚から推進される外部の相互作用力を必要としないことを発見しました。 それらは、疎水性の棘が単にそれらを取り除くほど小さいです。 研究者は箱型のヤモリのみをテストしましたが、以前の研究ではあらゆる種類のヤモリに小棘が発見され、他の種が水を推進する力を持っている可能性が示唆されました。

ヤモリは、生物にヒントを得た接着剤の設計を助けるだけでなく、潜在的な自己乾燥表面にも役立つようです。 おそらく、将来のすべてのウィンドウに独自の合成ヤモリスキンが埋め込まれ、結露する前に結露が禁止されるでしょう。

小さな棘のおかげで水滴がヤモリの皮膚から飛び降りる