Wonderen der natuur (1): super-water-afstotende vlindervleugels

Waarschijnlijk zijn er weinig problemen voor ons als mensensoort, die niet door goed kijken naar de natuur uiteindelijk opgelost zouden kunnen worden. Een voorbeeld:

Ribbels houden vlindervleugels droog en schoon

Margriet van der Heijden | NRC 23-11-1959 pagina 2 - 3

Het zou een een kunstig geblazen glasobject kunnen zijn. Maar het is een klein wondertje uit de natuur: een waterdruppel die net geland is op een vlindervleugel. Op de vleugel van een blauwe Morpho didius om precies te zijn. Vlak hierna zal het water weer samentrekken, en opspatten in de vorm van kleine druppeltjes die elk zijn ontstaan uit een van de afgesnoerde ‘armen’ van dit ‘waterobject’. Dat proces houdt de vlindervleugels droger dan vrijwel alle andere oppervlakken uit de natuur. De vleugels zijn zelfs waterafstotender dan lotusbladeren, die tot dusver als ultiem waterafstotend werden gezien.

Het gedrag van de druppels (1,3 millimeter in diameter) werd door James Bird en zijn collega’s van het MIT vastgelegd met razendsnelle camera’s. Zulk onderzoek naar waterafstotende oppervlakken is van belang voor industriële processen. Zo zou de truc van de vlinder misschien óók ultrakoude dampdruppeltjes kunnen laten wegveren van vliegtuigmotoren voordat ze daarop – binnen een mum van tijd – vastvriezen en een ijslaag vormen.

Maar wat is het geheim? Tot dusver dachten materiaalexperts dat druppels het snelst opspatten, als ze zich eerst op het oppervlak uitrollen tot een symmetrisch pannenkoekje. Het water uit zo’n pannenkoekje rolt daarna vanaf de randen al vlug weer naar het midden terug, waar zich een druppel vormt die opspringt. Hoe dunner de pannenkoek, hoe sneller dat verloopt, en des te geringer de kans dat een deel van het water in het oppervlak doordringt of erop achterblijft.

In Nature laten Bird en collega’s nu zien dat het geheim zit in ribbels op de vlindervleugel: die geven de druppel tijdens het uitspreiden de asymmetrische ‘armen’ die oprollen tot losse druppeltjes. En dat gaat sneller dan het oprollen van één ‘waterpannenkoek’, zelfs als die op een waterafstotend lotusblad ligt.