【百科】减反射性、自清洁、杀菌……蝉翼的功能竟有这么多学术资讯

来源：中国杭州低碳科技馆

人们常用“薄如蝉翼”形容极薄的透明之物，如“蝉纱”。陆龟蒙说蝉“双翎薄更无”。蝉翼薄而透明像不存在一样，这是因为蝉的翅膀具有减反射性、高透光性。

蝉翼翅脉之间的翅膜看起来十分光滑，但通过原子力显微镜扫描，可以清楚地观察到翅膜表面的三维结构有许多排列规律而且密集的柱状突起，这是一种特殊的纳米结构。这种纳米结构，在蝉的飞行过程中能够提高机械强度和空气动力学效率，它也是蝉翼减反射性、高透光性的来源。

不同物种的蝉，其翅膀具有不同高度、密度、间距和直径的纳米柱结构。华南理工大学的研究者模仿蝉翼制成的聚苯乙烯仿生功能材料，同样具有蝉翼一样的减反射性和疏水性。

蝉翼具有多功能生物特性，除了减反射性之外，还有自清洁和杀菌功能。蝉翼表面特殊的微观结构使固/液界面形成了一层稳定的空气膜，使水滴不能浸润而造成了超疏水性，确保蝉翼具有自清洁性。这样的特性有益于蝉飞行时的受力平衡和飞行安全，并为雨中飞行提供了可能。

日本关西大学的研究小组发现，蝉的透明翅膀表面的纳米柱状结构对所吸附的细菌细胞壁可以产生大而持续的机械拉伸力，细胞壁被拉伸到极限就破了，细菌也就死了。这种杀菌过程完全是一种物理效应，不涉及任何化学反应，真是神奇！研究人员根据蝉翼的结构仿制了一张表面有很多细小凸起的薄膜，然后将大肠杆菌加到薄膜上，经过10~20分钟，细菌就因细胞壁损坏而一命呜呼。

无独有偶，澳大利亚昆士兰科技大学的研究团队对蝉翼的杀菌和细胞相容特性进行研究，采用电子束曝光技术进行蝉翼结构的仿生制造，加工出类似的纳米锥阵列结构，同样具有杀菌功能和生物相容性。这种基于物理抗菌原理的新型纳米仿生材料克服了化学抗菌剂带来的环境污染和耐药性的缺点，迅速成为一个新兴的研究热点，有望应用于医疗设备、服装制造和家庭厨房等多个领域，从而使我们的生活变得更加健康、美好。

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