Uma análise de gotas de chuva de alta velocidade atingindosuperfÍcies biológicas, como penas, folhas de plantas e asas de insetos, revela como essas facetas altamente repelentes a  águareduzem o impacto da a¡gua.

Microbombos e uma camada de cera em nanoescala nas fra¡geis asas de borboleta quebram e espalham pingos de chuva para minimizar os danos.

O estudo, "Como um pingo de chuva équebrado emsuperfÍcies biológicas", publicado em 8 de junho nos Anais da Academia Nacional de Ciências .

A pesquisa mostrou como solavancos em microescala, combinados com uma camada em nanoescala de cera, quebram e espalham essas gotas para protegersuperfÍcies fra¡geis de danos fa­sicos e risco de hipotermia.

Já existe um grande mercado para produtos que usam exemplos da natureza - conhecidos como biomimanãtica - em seu design: sprays auto-limpantes e resistentes a  águapara roupas e sapatos e descongelamentos nas asas de aviaµes. As conclusaµes deste estudo podem levar a mais desses produtos no futuro.

"Este éo primeiro estudo a entender como os pingos de chuva de alta velocidade afetam essassuperfÍcies hidrofa³bicas naturais", disse o autor saªnior Sunghwan "Sunny" Jung, professor associado de engenharia biológica e ambiental na Faculdade de Agricultura e Ciências da Vida. O principal autor éSeungho Kim, pesquisador de pa³s-doutorado no laboratório de Jung.

Estudos anteriores analisaram a águaatingindo insetos e plantas com baixos impactos e observaram as propriedades de limpeza do la­quido. Mas, na natureza, os pingos de chuva podem cair a taxas de até10 metros por segundo, portanto, esta pesquisa examinou como os pingos de chuva que caem em alta velocidade interagem comsuperfÍcies naturais super-hidrofa³bicas.

Os pingos de chuva representam riscos, disse Jung, porque seu impacto pode danificar as fra¡geis asas de borboleta, por exemplo.

"[Ser atingido com] gotas de chuva éo evento mais perigoso para esse tipo de animal pequeno", disse ele, observando que o peso relativo de uma gota de chuva batendo em uma asa de borboleta seria ana¡logo a uma bola de boliche caindo do canãu em um ser humano.

No estudo, os pesquisadores coletaram amostras de folhas, penas e insetos. Estes últimos foram adquiridos da Coleção de Insetos da Universidade de Cornell, com a ajuda do co-autor Jason Dombroskie, gerente de coleções e diretor do Laborata³rio de Diagnóstico de Insetos.

Os pesquisadores colocaram as amostras em uma mesa e liberaram gotas de águade alturas de cerca de dois metros, enquanto registravam o impacto em alguns milhares de quadros por segundo com uma ca¢mera de alta velocidade.

Ao analisar o filme, eles descobriram que quando uma gota atinge asuperfÍcie, ela ondula e se espalha. Uma camada de cera em nanoescala repele a a¡gua, enquanto grandes saliaªncias em microescala nasuperfÍcie criam buracos na gota de chuva que se espalha.

"Considere os micro-inchaa§os como agulhas", disse Jung. Se alguém jogasse um bala£o nessas agulhas, ele disse: "esse bala£o se partiria em pedaço s menores. Então, o mesmo acontece quando a gota de chuva bate e se espalha".

Essa ação destruidora reduz a quantidade de tempo em que a queda estãoem contato com asuperfÍcie, o que limita o momento e reduz a força de impacto em uma asa ou folha delicada. Tambanãm reduz a transferaªncia de calor de uma gota fria. Isso éimportante porque os maºsculos de uma asa de inseto, por exemplo, precisam estar quentes o suficiente para voar.

"Se eles tiverem mais tempo em contato com a gota de chuva fria, perdera£o muito calor e não podera£o voar com muita facilidade", disse Jung, tornando-os vulnera¡veis ​​a predadores, por exemplo.

Repelir a águao mais rápido possí­vel também éimportante porque a águaémuito pesada, dificultando o voo de insetos e pa¡ssaros e sobrecarregando as folhas das plantas.

"Por ter essas estruturas de duas camadas", disse Jung, "[esses organismos] podem ter umasuperfÍcie super hidrofa³bica".