盖世汽车讯 据外媒报道，通过研究昆虫的表面，美国宾夕法尼亚州立大学（Penn State）的研究人员发明了一种从未有过的纳米结构，可用于设计更强、更具弹性的防水涂层。此种设计增强了防水能力，可应用于个人防护装备（PEE），以更好地抵御COVID-19等病毒颗粒。

（图片来源：宾夕法尼亚州立大学）

宾夕法尼亚州立大学材料科学与工程系博士生Lin Wang表示：“在过去几十年里，传统的防水表面设计都基于荷叶等植物打造。” 传统的工程理论已经采用该方法打造超疏水或防水表面。从传统上来看，此类表面由低固体纹理制成，即在低密度的微观毛发状纳米结构上留有一层极薄的空气，研究人员将其比作空气曲棍球台。

机械和生物医学工程系副教授Tak-Sing Wong表示：“原因在于，如果液滴或物体漂浮在空气上方，就不会粘在空气表面。”

由于此种方法有效，人造涂层都倾向于模仿此类纳米结构的低密度特征。

不过，宾夕法尼亚州立大学却介绍了一种完全不同的方法。研究人员在高分辨率电子显微镜下观察蚊子的眼睛、跳虫的身体或蝉的翅膀等表面时，发现此类表面上纳米绒毛的密度更大，在工程学中就称作高固体纹理。经过进一步探索，此种特征与植物结构差异显著，可实现更好的防水功能。

研究人员表示：“想象一下，在一个表面上有高密度的此类纳米结构，那么就有可能在受到更大的冲击力时，仍保持空气层的稳定性。”这也意味着密度更大的结构能够排斥速度更快的液体，如雨滴。

虽然此种设计理念对于人类而言是全新的，但研究人员认为此种纳米结构提升了昆虫在自然环境中的灵活适应性。

研究人员希望利用此种从自然中获取的知识，将此种设计理念应用于下一代涂层中，研发可以抵御移动速度更快、冲击力更强液滴的防水表面，而且其应用范围很广泛，从小型飞行机器人交通工具以及亚马逊运送包裹的无人机到商用客机，都可以采用此种模仿昆虫表面的涂层，以提高效率和安全性。

不过，在发生了COVID-19疫情后，研究人员也意识到此种技术可以对人类健康带来有利的影响。

研究人员表示：“我们希望，在该涂层研发出来后，可用于PPE。例如，如果有人在面罩周围打喷嚏，释放出高速飞沫。如果使用传统的涂层，此类颗粒还会附着在PPE表面。而新设计的涂层就可以更好地排斥此类飞沫，让PPE表面保持无菌。”

该项研究的下一步是研发一种成本效益高的方法，以大规模制造模拟此种特性的涂层。