《自然》报道化学所揭示水黾在水上行走的奥秘
中科院化学所有机固体院重点实验室江雷研究员课题组，在分子科学中心创新项目支持下，在仿生研究领域取得了新进展。一种常见的生活在池塘、河流和溪水表面的昆虫水黾为何能够毫不费力地站在水面上，并能快速地移动和跳跃？他们最近的研究结果揭示了这一神奇的自然奥秘，已于近日在国际权威期刊《自然》(Nature 2004,432,36)发表，立即被Science, C&E News和National Geographic News等杂志转载， Live Science及CBC Health & Science News等网站在线评论。
仿生研究是国际上十分活跃的研究前沿。美国科学家通过对壁虎脚细微刚毛与物体的吸附研究，已成功研制了适用于任何地形行走的微型机器人(Nature,2000,405,681)。水黾(Water Strider)属于异翅目，是生活在水面上的一种昆虫。其中脚和后脚特别细长，长着许多直径为纳米量级的细毛，具有疏水性，利用水的表面张力，使它们能在水面上自由行走、快速滑移和跳跃。目前，国外对水黾的研究主要集中在生物进化方面。而关于水黾脚部的纳米刚毛与水的相互作用及相关性研究尚未见报道。
化学所科研人员的研究表明，水黾的这种优异的水上特性，并不是像以前的学者认为的依靠的是分泌的油脂所产生的表面张力效应。而是利用其腿部特殊的微纳米结构效应来实现的。空气被有效地吸附在这些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。对其腿的力学测量表明：仅仅一条腿在水面的最大支持力就达到了其身体总重量的15倍。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。
通过对水黾纳米刚毛的疏水性能研究，不仅可以探索到纳米刚毛对水表面张力、流体阻力的影响规律及水黾之所以能在水面上自由行走的内在原因，还可望在不远的将来设计出新型微型水上交通工具(如无舷船舶甚至人类的水上行走)。