マイクロ/ナノアーキテクチャがどのようにアンチウェッティングを促進するか：シロアリ翼のエレガントな階層デザイン

シロアリは弱いチラシであり、その体重に関連して大きな翼の領域を持っている昆虫であり、多くの種は通常、雨や嵐の期間中に飛んでいます。これらの昆虫の翼に置かれた水滴は、自発的に表面から転がります。ここでは、これらの昆虫の翼の複雑な階層アレイ設計が、接触面積を減らし、したがって接着を減らすことにより、さまざまなサイズの水域を使用して防止特性をどのように達成するかを示します。大きな液滴を撃退するために、シロアリは特別に設計されたナノアーキテクチャを備えた毛の配列を使用します。さまざまな厚さのポリマーで単一の毛をコーティングすることにより（昆虫のキューティクルと同様の疎水性を備えた）、同じ化学の毛と完全なナノアーキテクチャで浸透する水域に対する最大の抵抗を示していることを示します。また、翼は、マイクロサイズの水液液との相互作用を最小限に抑える星型微細構造の配列を含む、基礎となる非湿った膜の下部構造で構成されています。シロアリ翼膜の洗練されたマイクロ/ナノ構造階層は、異なる長さのスケールで非濡れをもたらすだけでなく、この状態を達成しながら重量と材料の最小化の設計を示しています。そのような構造の機能を解明することは、昆虫の生物学と翼の進化を理解することに意味があります。

The termite is an insect which is a weak flier, has a large wing area in relation to its body mass, and many species typically fly during rain or storm periods. Water droplets placed on these insects' wings will spontaneously roll off the surface. Here we show how the intricate hierarchical array design of these insect wings achieves anti-wetting properties with water bodies of various sizes by reducing contact area and thus adhesion. To repel large droplets, the termite uses an array of hairs with a specially designed nanoarchitecture, which we demonstrate is critical for this function. By coating single hairs with a polymer of varying thicknesses (with a similar hydrophobicity to insect cuticle), we demonstrate that hairs of the same chemistry and with the complete nanoarchitecture show the greatest resistance to penetrating water bodies. The wings also consist of an underlying non-wetting membrane substructure comprising an array of star-shaped microstructures which minimize interaction with micro-sized droplets of water. The sophisticated micro/nanostructured hierarchy on the termite wing membrane not only results in non-wetting at different length scales but also demonstrates a design for weight and material minimization while achieving this state. Elucidating the function of such structures has implications for understanding insect biology and the evolution of wings.