Что может быть общего между повышением эффективности солнечных батарей и мухой-падальщицей? На первый взгляд ничего существенного. Однако не стоит торопиться с выводами. Сегодня одним из самых перспективных научных направлений является бионика – прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы. Оказывается, подражание природе может привести к созданию таких устройств, как разведывательный орнитоптер-беспилотник, повторяющий движения крыльев голубя, или солнечная батарея с поверхностью, воспроизводящей структуру глаза мухи.

Группа учёных из Пенсильванского государственного университета (США) под руководством профессора Акхлеша Лакхтакии сначала (совместно с итальянскими коллегами из университетов Салерно и Базиликаты) пришла к выводу о том, что солнечные батареи с призматическими линзами, форма и структура поверхности которых копируют форму и структуру поверхности глаза каллифорид (мух-падальщиц), куда лучше собирают прямой и рассеянный свет. Глаза мух — полушария, состоящие из макроструктур-шестигранников, на которых, в свою очередь, расположены наноструктуры.

Рис. 1. Девять роговиц мухи-падальщицы в никелевой матрице для отливки (фото Akhlesh Lakhtakia).

Уже без итальянских коллег пенсильванские исследователи перешли к практическому применению теории. Чтобы изготовить отливку для поверхности, им не пришлось применять выведенный на первом этапе фрактальный алгоритм, описывающий поверхность глаза. У мух-падальщиц было изъято 9 роговиц, которые были помещены на стеклянную подложку, покрыты полимерным слоем и залиты никелем в вакууме. В результате получилась матрица для отливки (см. фото вверху).

Учёные не собираются останавливаться на достигнутом. В их ближайших планах — матрица на основе 30 мушиных роговиц, в перспективных — исследование микроструктуры крыльев бабочек для выяснения возможности изготовления цветных поверхностей без красителей.

Рис. 2. Внизу слева: роговица глаза мухи (см. её вверху). Справа: копия, полученная с помощью плазменного травления роговицы после её никелирования. (Иллюстрации Elisabeth Sauer / Corbis, авторов работы и Пенсильванского госуниверситета.)

Результаты авторами исследований представлены в статье:

Drew Patrick Pulsifer, Akhlesh Lakhtakia, Raul Jose Martın-Palma and Carlo G Pantano Mass fabrication technique for polymeric replicas of arrays of insect corneas. – Bioinsp. Biomim. – 2010. – 5. – 036001 (9pp).

Статья подготовлена Филипповым Ю.П. по материалам: