Волоски повысили износостойкость пчелиных брюшек
Китайские инженеры выяснили роль волосков на поверхности пчелиного брюшка — оказалось, что они снижают контакт между брюшными пластинками, тем самым понижая трение между ними. Это позволяет пчелам совершать телескопические движения брюшком с экономией 40 процентов энергии на силе трения. Для теоретического описания поверхности брюшка ученые разработали модель упруго-пластической деформации волосатых поверхностей — волоски выступают в роли упругих амортизаторов. Статья опубликована в журнале Applied Materials & Interfaces.
Пчелы при своем движении телескопически вытягивают свое брюшко с помощью складчатой межсегментной мембраны. Уже известно, что для снижения трения поверхность их тела покрыта воском, выделяющимся из желез. Однако не только густая смазка помогает справляться с нежелательным трением. Вдохновляясь работами, посвященными структуре поверхности жуков, ученые уже получили покрытия со структурно сниженным трением. Такие покрытия помогут при разработке материалов, при эксплуатации которых сухого трения не избежать (например, в вакуумных установках).
Минъюэ Ван (Mingyue Wang) с коллегами из Пекинского института технологий и университета Цинхуа изучил волоски на поверхности пчелиных брюшек. В качестве объектов наблюдения ученые выбрали несколько пчел из местной лаборатории. Для того чтобы пронаблюдать движение брюшных сегментов, ученые закрепили голову и грудь пчелы. За один цикл сгибания брюшка длина пятого сегмента изменялась с 385 до 1004 микрометров, при этом среднее расстояние между пятым и шестым сегментом менялось в промежутке 0–600 микрометров, что подтверждает высокую вероятность трения, если бы у пчел не было для этого специального механизма.