水黾的浮水原理

研究人员发现，水黾的腿能排开300倍于其身体体积的水量，这就是这种昆虫非凡浮力的原因。水黾的一条长腿就能在水面上支撑起15倍于身体的重量而不会沉没。而油脂层和水表面的张力却没有如此大的浮力。水黾以极快的速度在水面上滑行以捕捉猎物。它在水面上每秒钟可滑行100倍于身体长度的距离，这相当于一位身高1.8米的人以每小时400英里的速度游泳。

水黾腿部特殊的微纳米结构才是真正原因。江雷领导的研究小组在高倍显微镜下发现，水黾腿部上有数千根按同一方向排列的多层微米尺寸的刚毛。人的头发的直径大约在80-100微米之间，而这些像针一样的微米刚毛的直径不足3微米，表面上形成螺旋状纳米结构的构槽，吸附在构槽中的气泡形成气垫，从而让水黾能够在水面上自由地穿梭滑行，却不会将腿弄湿。水黾的多毛腿一次能够在上面划出4毫米长的波纹。研究人员将水黾腿的这种性质称为超疏水性。

水黾是利用其腿部特殊的微纳米结构，将空气有效地吸附在这些同一取向的微米刚毛和螺旋状纳米沟槽的缝隙内，在其表面形成一层稳定的气膜，阻碍了水滴的浸润，宏观上表现出水黾腿的超疏水特性。正是这种超强的负载能力使得水黾在水面上行动自如，即使在狂风暴雨和急速流动的水流中也不会沉没。江雷说，水黾腿部刚毛的疏水性类似于鸭子背部的毛，但是，普遍的疏水性（或抗水性）也许会让昆虫在水面上呆一会儿，轻微的触动或扰动就会打破这种平衡。然而，在水黾腿部和水面间形成的空气垫却让它们在水面上快速而稳定地行走或奔跑。他说，像鸭子一样，其它动物也拥有这种疏水的特性，但绝大多数都没有超级疏水特性该研究成果将用于新型水上交通工具。而且，它还利用了水的表面张力，并利用水的表面张力在水上弹射前进。