雨水对昆虫的飞行动能造成严重破坏，并可能降低鸟类的保暖，因此减少与每个雨滴接触的时间对许多动物来说至关重要。
对于人类来说，被大雨滴砸在脸上简直是烦人。但是对于像蝴蝶一样微小而细腻的生物来说，滴下的雨水相当于一个人被从天上掉下来的保龄球所击打。。
来自纽约康奈尔大学的生物和环境工程师荣格（Sunghwan Sunny Jung） 说： “对这种小动物来说，雨滴是最危险的事件。”
荣格（Jung）解释说，单靠撞击力并不是雨滴可能导致脆弱生物生存的唯一问题。雨水对昆虫的飞行动能造成严重破坏，并可能降低鸟类的保暖，因此减少与每个雨滴接触的时间对许多动物来说至关重要。
Jung及其同事仔细研究了不同的动植物如何减轻这种潜在危险。他们使用高速摄像头以每秒5,000到20,000帧的速度捕捉到的水滴，观察水落在蝴蝶，飞蛾，蜻蜓，塘鹅羽毛和葛叶上的影响。
先前的研究对滴落撞击的速度进行了类似的观察，其速度远低于实际的雨滴-每秒可达到10米（33英尺）。在这项新研究中，研究小组高速将水洒落在他们的受试者身上，并记录了不同的撞击动力学。
他们观察到，水滴与叶子或蝴蝶翅膀的表面碰撞时，会掉落到微小的颠簸或尖峰上，这些微小的颠簸或尖峰会在微型水体中产生像冲击波一样的波浪。这些波相互干扰，导致液滴在散布时形成褶皱图案，其整个厚度各不相同。
然后，就像水滴将要反弹一样，波浪效应使机翼表面的尖刺在水膜上戳穿孔，从而将水滴破裂成微小的碎片。（通过将水滴到模拟表面尖峰的人造表面上，进一步研究了这种效果。）
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超级疏水表面上的撞击后波纹下降图。（Kim等人，PNAS，2020年）
这些天然表面上的纳米级蜡层有助于排斥水。研究人员发现，这与液滴的碎裂一起将液体与表面之间的接触时间减少了多达70％。
反过来，这减少了能量和动量传递。这对于需要保持肌肉温暖才能飞越并逃脱食肉动物的昆虫来说将是巨大的不同。
荣格解释说： “通过具有这两层结构-一个微米级（粗糙的凹凸结构）和另一个纳米级（蜡结构），这些生物体可以具有超疏水（憎水）的表面。”
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（康奈尔大学）
金和他的同事们还发现了这些散布在病原真菌孢子上的碎雨碎片-揭示了真菌如何利用植物防御来增强自身的扩散能力。
Jung 说： “这是第一项了解高速雨滴如何影响这些天然疏水表面的研究。”
对蝴蝶翅膀上的微尖刺如何打碎雨滴的进一步了解可以帮助工程师开发更高级的防水材料，该领域已经从大自然中 汲取了灵感，例如受荷叶启发的防水涂层。
荣格说： “这类表面的市场很大。” 但是，如果要制造“受这种材料启发的工程产品，耐久性是最大的问题。”
这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。