Mentionsy

Dzień dobry, Piotr Szedkowicz, program Kontrrewolucja.

Uważam, że kwiaty są piękne i chyba niewielu znajdę, którzy by nie chcieli się ze mną zgadzać.

Myślę też, że to piękno kwiatów jest pewnym problemem dla ewolucjonistów, bo według nich głównym motorem zmian

i kształtowania się organizmów żywych jest walka o byt.

No i nie wiem właśnie w jaki sposób to piękno kwiatów mogłoby im pomóc w walce o byt.

Tym owadom, które je zapylają, chodzi o pyłek i o nektar i wydaje mi się, że raczej nie zwracają uwagi ani na barwę, ani na kształt.

I dopiero dla ludzi te cechy stają się ważne, ponieważ przy pomocy kwiatów wyrażamy coś, na co często brakuje słów.

Miłość, żal, wdzięczność.

Jak się obserwuje kwiaty, to można też zauważyć, że poza tym, że są piękne, to są też bardzo złożonymi organizmami, bardzo misternie zbudowanymi.

I jeszcze obserwując je dokładniej ludzie dokonali pewnego odkrycia, które oddziaływuje na różne dziedziny życia.

Aby to odkrycie mogło się zdarzyć, ludzie musieli się zainteresować cechami kwiatów.

Między innymi dużą rolę w tym odegrał ten kwiat, który widać za mną.

To jest lotos orzechodajny, zwany też lotosem Nerumbo.

Ten kwiat w Europie występuje w zasadzie tylko w dorzeczu Wołgi, w samej delcie, bo on potrzebuje terenów podmokłych.

południowo-wschodniej Azji, występuje też w Australii.

Kiedy my słyszymy o kwiecie wodnym, to kojarzą się nam takie kwiaty, które u nas można spotkać, lilie wodne czy grzybień.

One mają tę wspólną cechę, że pływają po powierzchni wody.

On się ukorzenia na dnie zbiornika wodnego.

Jak jest młody, to ten kwiat też pływa po wodzie, ale w miarę jak się rozwija, to wyrasta ponad poziom wody.

No i tutaj na dole widać lustro wody, ale kwiat...

Lotosłuch wystaje ponad lustro wody dość znacznie, nawet do półtora metra.

Nie jest to też mały kwiat, bo średnica jego dochodzi nawet do 30 centymetrów.

Buddyści i hinduiści uważają lotos za symbol czystości.

I jeżeli się go obserwuje, to nawet jeżeli człowiek nie jest buddystą czy hinduistą, to też może...

Też może uważać LOTOS za symbol czystości, bo rzeczywiście żaden brud nie jest w stanie się na nim utrzymać.

Tutaj widzimy liść lotosu, który został zabrudzony jakimś mułem.

No i w tym momencie widać, że pada na niego woda.

A tutaj widzimy, co się dzieje, kiedy...

kiedy już ta woda spłuka kwiat dotosu.

Cały brud zcieka do najniższego miejsca, no i w odpowiednich warunkach, jeżeli liść jest odpowiednio ukształtowany, no to też całkowicie opuszcza ten liść, nie pozostawia śladu.

I to zauważali ludzie od kilku tysięcy lat.

Kiedy wynaleziono mikroskop i zaczęto badać lotos pod mikroskopem, to badacze zdziwili się jeszcze bardziej, bo okazało się, że jak ten brud spłynie z lotosu,

to nawet pod mikroskopem nie można znaleźć najmniejszej jego cząstki.

Po prostu znika całkowicie bez śladu.

Zaczęto się zastanawiać, z czego to wynika.

Zaczęli uczeni myśleć o tym, jak to niezwykłe zjawisko wyjaśnić.

Pomógł dopiero mikroskop elektronowy.

Kiedy zaczęto obserwować lotosy pod mikroskopem elektronowym, który daje znacznie większe powiększenia,

no to oczom badaczy ukazał się taki właśnie widok.

Ten liść jest pokryty takimi jakby brodawkami o wysokości kilkunastu mikrometrów, czyli mikrometr to jest jedna milionowa część metra, no a na tych brodawkach jeszcze są takie

Tutaj to jeszcze widać pod większym powiększeniem.

Tutaj mamy te brodawki.

Tutaj jest takie powiększenie, że widać pojedynczą brodawkę, a tutaj widać te jakby te igiełki, które

które pokrywają jeszcze powierzchnię brodawki.

Te igiełki to jest taki wosk, on się nazywa kutynem.

Jak ktoś uczył się biologii, to może pamięta, że istnieje taka warstwa, która się nazywa kutykula.

To jest właśnie warstwa zbudowana z tego wosku.

który tak właśnie wygląda pod mikroskopem elektronowym.

No i kiedy zaobserwowano ten wygląd powierzchni lotosu, to udało się też sformułować teorię, która wyjaśnia, jak to jest, że ten lotos tak się sam dokładnie sprząta.

No i poproszę kolejny slajd, tutaj będzie to trochę widać.

To trzeba trochę powiedzieć o siłach międzycząsteczkowych.

Jak jest ciecz, no to te cząsteczki cieczy oddziaływują na siebie, przyciągają się wzajemnie.

No i te, które są w środku, to nie są jakby poddane żadnej sile i swobodnie się poruszają, bo z każdej strony są otoczone innymi cząsteczkami i te siły przyciągania wzajemnie się znoszą.

Na powierzchni zewnętrznej te siły przyciągania działają tylko do środka i to powoduje, że ta zewnętrzna powierzchnia cieczy.

To się tak zachowuje trochę jak elastyczna błona.

No i ciecz dąży do tego, żeby przyjąć powierzchnię kulistą.

To mają okazję zaobserwować kosmonauci w stanie nieważkości, bo właśnie w stanie nieważkości w zasadzie każdy płyn, czy to jest woda, czy jakiś napój, no to jeżeli

mu się tylko pozwoli, no to wydostaje się z naczynia, tworzy taką kulę, no i porusza się po kabinie i jest duży problem, żeby taką kulę złapać.

I to jest jedna z większych niedogodności życia w stanie nieważkości.

Jeżeli kropla, powiedzmy, wody

natrafi na jakąś gładką powierzchnię, to oprócz tych sił międzycząsteczkowych, działających między cząsteczkami wody, to jeszcze jest poddana tak zwanej sile adhezji, czyli oddziaływaniu

tej powierzchni stałej, z którą się ona styka, no i też działaniu sił przyciągania między cząsteczkami wody i cząsteczkami gazu.

no to mamy okazję obserwować na szybach.

Po deszczu zostają na szybie krople i pomimo tego, że szyba jest najczęściej ustawiona pionowo, to te krople nie chcą spływać.

I najczęściej zostają, dopóki nie wyparują.

Potem jeszcze można obserwować jakieś ślady po tej kropli.

To są jakieś cząstki pyłu, które w tej kropli były i kiedy woda wyparowała, no to osadzają się na szybie.

Jak mówiłem, ta wierzchnia warstwa płynu będzie się zachowywać jak taka elastyczna membrana.

no to może się zdarzyć, jeżeli to tak zwane naprężenie powierzchniowe jest odpowiednio duże, że ona się na tych igiełkach oprze i w ogóle nie dojdzie do zetknięcia z tą powierzchnią poniżej igiełek.

Tutaj jest taka odległość, że ta siła oddziaływania między tym podłożem a wodą jest już pomijalnie mała.

Może też być, że jeżeli na tej powierzchni stałej są takie brodawki, no to oprze się na tych brodawkach.

No i będzie trzymana tylko siłą między tymi brodawkami a wodą.

No a jeżeli jest taka sytuacja, że jeszcze na tych brodawkach są takie igiełki, czyli to jest właśnie ten przypadek, który było widać na tych obrazach z mikroskopu elektronowego, no to...

Ta kropla wody opiera się tylko na tych brodawkach.

Te siły między tymi igłami na brodawkach

a wodą są znikomo małe, ta kropla jest bardzo słabo utrzymywana przez te siły, które zwykle powodują przyleganie cieczy do powierzchni, którą ona zwilża.

Popatrzmy, jak to wygląda, zachowanie wody, która na taką powierzchnię spada.

Tutaj widać właśnie, że ona jakby ta cała powierzchnia jakby...

jakby odpycha tę wodę wręcz od siebie.

Dlatego te powierzchnie często są nazywane hydrofobowymi.

Fobia to po grecku jest wstręt albo strach.

Hydros to woda, czyli to są jakby takie powierzchnie.

mające wstręt do wody, a te powierzchnie jakby z tymi jeszcze igiełkami nazywane są powierzchniami superhydrofobowymi, czyli mającymi

wybitny wstręt do wody.

Tutaj jeszcze widać było, że są jakieś cząstki jakiegoś brudu, które też podobnie jak te kropelki wody nie są mocno trzymane przez tą powierzchnię liścia lotosu.

Natomiast jeżeli znajdzie się blisko nich kropla wody, no to one przylegają do tej powierzchni kropli wody i ta kropla zabiera takie mikrocząsteczki.

No popatrzmy jeszcze, jak to działa już w większej skali.

Tutaj widać to trochę właśnie w mniejszej skali.

Tutaj nie widać żadnych cząstek brudu, tylko po prostu widać, jak taka kropla spada na tę powierzchnię superhydrofobową i się po prostu od niej odbija i tak kilka razy, dopóki nie wytraci energii.

Tak to jest w mikroskali, ale teraz chciałbym, żebyśmy zobaczyli, jak to wygląda już gołym okiem.

Zobaczymy takie porównanie, co się dzieje, jeżeli brud znajdzie się na liściu kapusty i na liściu lotosu.

i co się dzieje, kiedy na jednym i na drugim znajdzie się woda.

Widzimy, że na liściu kapusty ten brud pozostaje.

Natomiast jeżeli umiejętnie manewrujemy tym liściem lotosu, to woda może rzeczywiście zabrać całe zabrudzenie, niezależnie od tego, czy to jest jakiś mół, czy sadza, czy olej.

No i tak jak wspominałem, nawet pod mikroskopem nie pozostają, nie można odnaleźć żadnych cząsteczek.

Tutaj właśnie to widzimy, że tutaj jest powierzchnia lotosu, tutaj są krople wody, a tutaj są jakieś cząstki brudu czy jakieś patogeny.

Być może cząstki glonów, które by się inaczej rozwinęły, to nie ma znaczenia, co to jest.

Jeżeli tylko na powierzchni lotosu znajdzie się jakaś woda, no to...

to te siły przylegania między wodą a jakimiś cząsteczkami stałymi na powierzchni liścia są na tyle duże, że woda to na pewno ze sobą zabierze i pozostanie tylko sam lotos.

Tutaj widzimy naukowca, który odkrył

wyjaśnienie efektu lotosu, to jest Wilhelm Barthold, profesor Uniwersytetu w Berlinie i w Bonn.

On tego odkrycia dokonał w drugiej połowie lat 70., wykładał, bo teraz już jest na emeryturze, botanikę i materiałoznawstwo, to się takie

Powiązanie wydaje dość dziwne, ale właśnie do tego, żeby dokonać tego odkrycia, to trzeba było mieć pojęcie i o jednym, i o drugim.

Prawdę mówiąc, to profesor Bartlett pierwsze swoje prace prowadził na nasturcjach, które mają podobne właściwości, ale później zauważono, że w wielu organizmach żywych

Te powierzchnie superhydrofobowe powstają i one umożliwiają nieraz życie tych organizmów.

Tutaj widzimy motyla i powierzchnia jego skrzydeł jest superhydrofobowa.

I to powoduje, że nawet po deszczu motyl może latać, bo krople nie zwilżają jego skrzydeł, tylko właśnie spływają z nich tak jak woda z powierzchni lotosu i zaraz po deszczu motyl może wzbić się w powietrze.

Tutaj już są zastosowania tego odkrycia w technice.

Tutaj może to słabo widać, ale ten kąt między tą kroplą miodu a powierzchnią łyżki jest większy od 90 stopni i jeżeli tak jest, no to...

no to ten miód z tej łyżki też całkowicie spłynie.

Raczej niewielu jest ludzi zainteresowanych taką łyżką do miodu, której nie trzeba oblizywać, ale od tego się...

A tutaj mamy inne przykłady zastosowania tego efektu lotosu w wytwórczości.

Produkuje się już tkaniny o własnościach superhydrofobowych.

No i tutaj mamy właśnie taką tkaninę, z której zabrudzenia usuwa się przy pomocy keczupu.

No i ten keczup usuwa ten pył, który się znajduje na materiale.

I w ogóle w ten materiał nie wsiąka.

różne metody na to, żeby takie powierzchnie superhydrofobowe wytworzyć.

No i tutaj widzimy taki przykład przy pomocy wytwarzania takich powierzchni na aluminium i na miedzi.

Najpierw się trawi

te powierzchnie najczęściej ługiem sodowym.

To się pokrywa różnymi materiałami.

Bardzo cienkie warstwy różnych związków chemicznych powodują, że powstaje powierzchnia, która przypomina liść lotosu.

wytwarzania takich powierzchni przy pomocy lasera.

No i tutaj mamy przy pomocy lasera wypala się takie zagłębienia w tworzywie sztucznym, a tutaj też w taki sposób obrabia się aluminium.

I to się stosuje w różnych dziedzinach techniki.

W roku 2014 firma Nissan jako pierwsza zaczęła stosować takie powłoki superhydrofobowe.

w samochodach, to można wytworzyć i takie lakiery, a można też wytworzyć takie powierzchnie na szybach.

Także też wtedy woda czy inne materiały nie utrzymują się na szybach, łatwiej je usunąć.

Sam profesor Bart Lott powiedział, że właśnie obserwacja LOTOS-u pomogła mu znaleźć sposób na to, aby stworzyć powierzchnię, do której brud się nie będzie przyczepiał.

No i on przyznał, że właśnie obserwując LOTOS zauważył, że jego przekonanie...

którym on się kierował, próbując takie powierzchnie opracować, było błędne, bo on uważał, że im taka powierzchnia jest bardziej gładka, tym łatwiej usuwać z niej brud.

I to rzeczywiście przez długi czas ludzie w taki sposób

tym się kierowali, dlatego na przykład produkuje się garnki pokryte emalią, tworzy się możliwie gładkie umywalki czy muszle klozetowe.

Im powierzchnia jest gładza, no to brud łatwiej usunąć, ale mimo wszystko trzeba się natrudzić, żeby go oderwać od tej powierzchni.

O czym wie każdy, kto próbował.

jakieś naczynie, czy powiedzmy muszlę klozetową umyć.

Natomiast okazuje się, że właśnie wcale nie jest tak, że im gładsza powierzchnia, tym lepiej, bo okazało się, że w naturze są powierzchnie, które się...

zmywają bardzo łatwo, można powiedzieć samoczynnie, właśnie z powodu tych nierówności, które w nich są.

czy takich owadów jak motyle, no to też różne inne owady mają powierzchnię hydrofobowe i dzięki temu...

Być może te owady w ogóle żyją, bo między innymi różne patogeny, które mogłyby je zabić, nie mogą się do nich przyczepić.

A te owady nie są w stanie się myć i tylko dzięki temu, że zabrudzenia usuwają się z nich właśnie tak jak z liścia lotosu, to cieszą się w miarę dobrym zdrowiem.

Mówiłem już trochę o tych zastosowaniach w technice i pokazywałem te materiały, które się...

Nie zwilżają nawet ketchupem.

Kolejny taki przykład zastosowania to są ekrany telefonów komórkowych.

Są takie powierzchnie oleofobowe i tutaj olej z nich spływa w podobny sposób jak...

jak woda z liścia lotosu.

Tutaj jest kolejne zastosowanie.

To są farby na elewacje różnych budynków.

I te elewacje pozostają czyste, bo jeżeli tylko spadnie deszcz, to krople deszczu zabierają ze sobą cały kurz, który się osadził.

Tutaj trzeba jednak powiedzieć, że...

Farby w spreju mają na tyle małe napięcie powierzchniowe, że one zwilżają te farby superhydrofobowe, którymi się maluje elewację i jednak usunąć je potem to nie jest rzecz prosta, także póki co graficiarze górą i efekt lotosu nie pomaga.

w usuwaniu tego, co tam oni na ścianach domu namalują, chociaż początkowo robiono sobie właśnie w tym względzie takie nadzieje.

No tutaj widać kolejne zjawisko, które pomaga.

Uda się jemu zapobiec, to jest oblodzenie, czy to właśnie oblodzenie skrzydeł samolotu, co może doprowadzić do katastrofy.

Mogą się też oblodzić linie przesyłowe elektryczne.

No i tutaj, jak ten rysunek widzę, to mi się przypomina taka sytuacja, która miała miejsce w kwietniu 2008 roku w Szczecinie, kiedy spadł śnieg, oblepił linię wysokiego napięcia, no i cały Szczecin został pozbawiony

prądu na około dobę zdaje się, także nie było ani oświetlenia ulic, nie działało radio, nie działały telewizory, a co najgorsze nie działały także kasy fiskalne i niewielu było takich odważnych, którzy bez tych kas chcieli sprzedawać cokolwiek, nawet chleb czy lekarstwa.

No bo nie wiedzieli nigdy, czy ten, który przyszedł i chce kupić, to czasem nie jest pracownik Urzędu Skarbowego, który sprawdza ich obywatelską postawę.

Także oblodzenie linii energetycznych może mieć tragiczne następstwa.

Powierzchnie superhydrofobowe mogą też pomóc w oblodzeniu tych elektrowni wiatrakowych, a to też jest rzecz ważna, bo jeżeli nastąpi oblodzenie, to raczej ten lód nie osadza się równomiernie i to bardzo obciąża.

Tą całą elektrownię wiatrową powoduje jej szybsze zużycie, więc trzeba albo usuwać ten lód właśnie powiedzmy przy pomocy helikoptera albo żurawia, wynajęcie jednego i drugiego.

dość sporo kosztuje, no a jeżeli byśmy tego nie zrobili, no to za jakiś czas trzeba będzie remontować całą elektrownię wiatrową, do czego też będzie potrzebny helikopter albo żuraw i to na znacznie dłuższy czas, więc taka

Farba, która zapobiega przyleganiu wody do powierzchni łopat, to tam jest bardzo mile widziana.

Ludzie, którzy eksploatują te elektrownie wiatrowe i którzy wiedzą, ile kosztuje godzina pracy helikoptera czy żurawia, to skłonni są za takie farby dość drogo.

Podobno już produkuje się też okulary, które nie wymagają czyszczenia, które czyszczą się same.

Także kończąc to mogę powiedzieć,

Kiedy przygotowywałem ten program, to przypomniał mi się taki serial Marsz, w którym jeden z bohaterów, taki lekarz zwany Sokole Oko, stwierdził, że to Bóg leczy pacjenta, lekarz tylko pobiera honorarium.

Mnie przychodzi taka myśl do głowy, że...

że to Bóg dokonuje wynalazków.

Jest to taki kolejny przykład tej biomimetyki, o której co jakiś czas tutaj mówię, czyli sztuki wykorzystywania rozwiązań, które

istnieją w naturze i które można wykorzystać dla naszych potrzeb.

W zasadzie to jest tak, że kiedy uświadomimy sobie jakąś naszą potrzebę, którą trzeba rozwiązać, no to obserwując naturę można znaleźć rozwiązanie tej potrzeby.

I kiedy się ma świadomość, ile takich

sytuacji już było, ile takich wynalazków dokonano, no to trochę się rozumie profesora Dawkinsa, który stwierdził, że natura wygląda na zaprojektowaną.

Można odnieść takie wrażenie, ale żaden prawdziwy naukowiec nie może takiemu wrażeniu ulegać.

temu wrażeniu i wręcz nie mogę się powstrzymać przed takim wnioskiem, że to wszystko, co nas otacza, zostało zaprojektowane przez jakiś niesamowicie wielki umysł.

Dziękuję za uwagę.