На протяжении эволюции человека волосы на теле и лице заметно уменьшились, но ресницы остались отличительной чертой. Физиологическое или функциональное назначение ресниц — традиционно считающееся улавливанием пыли или фильтрацией воздуха и т. д. — долгое время было предметом споров.
Однако группа китайских исследователей недавно выяснила характеристики человеческих ресниц. Их исследование показало, что ресницы состоят из гидрофобного, изогнутого, гибкого волоконного массива, характеризующегося поверхностными микрохраповиками и макроискривлением, приближающимся к кривой брахистохроны. Эта структура позволяет ресницам быстро и направленно выталкивать поступающую жидкость, тем самым сохраняя четкое зрение.
Гидродинамические преимущества ресниц, в частности их способность выталкивать нежелательные жидкости из глаз для поддержания четкости зрения, не получили должного внимания. Например, во время умывания лица или интенсивной физической активности глаза подвергаются воздействию значительного количества воды или пота, не нарушая четкости зрения.
Это исследование, опубликованное в журнале Science Advances, было проведено профессором ЦЗЯН Лэем и его группой из Технического института физики и химии Китайской академии наук.
Исследовательская группа поставила себе целью изучить взаимодействие между водой и гибкой волокнистой структурой ресниц. Они начали с характеристики структуры, смачиваемости и процесса отвода воды из человеческих ресниц. Затем они изучили, как гибкость, смачиваемость и кривизна волокнистой структуры влияют на отвод воды.
На основе своих результатов исследователи выявили механизм контроля направления переноса и времени контакта, которые возникают из-за многомасштабных асимметричных структур и неоднородных упругих деформаций массива волокон. Они также разработали количественную вычислительную модель для расчета упругих сил, действующих на массив волокон.
Это исследование также привело к разработке имитирующих ресницы краев для быстрого переноса жидкости, включая эстетически привлекательные и защитные накладные ресницы, водонепроницаемые устройства для получения изображений и вентилируемые конструкции.
