研究人员开发受蛤蜊和斑马鱼启发的伪装
研究有助于创造更有效的伪装设备和监视器,以及控制动物的温度
位于马萨诸塞州伍兹霍尔的海洋生物学实验室的 Roger Hanlon 表示,某些类型的软体动物是头足类动物中最好的伪装动物。受这一说法的启发,布里斯托尔大学的科学家们创造了人造肌肉和皮肤(为了更好地理解这个过程,请观看下面的英文视频),它们的行为与此类无脊椎动物中的动物器官相同。
头足类动物之所以有如此显着的伪装,主要是因为它们的色素细胞(由肌肉控制的红色、黄色或棕色色素细胞)。反过来,神经会引起肌肉收缩,从而调节这些细胞的大小,从而使动物的皮肤颜色发生变化并产生不断变化的颜色图案。乳头或皮肤突起也通过改变皮肤的质地来帮助伪装,使它们能够更快地与沙子等物质混合。
这个想法是,这项发明可以用来创造一种“智能装备”,赋予其用户“消失”的能力,在不同的环境中伪装自己。为了在实验室中再现头足类动物中肌肉的快速扩张,科学家们使用了连接到电路的高弹性聚合物(介电弹性体)。这些聚合物在施加电流时会膨胀,并在电路闭合时恢复到原来的形状。通过观看下面的视频,更好地了解这个过程:
在另一项研究中,灵感来源是来自鲤科鱼类的斑马鱼,它的体内含有少量带色素的液体。激活后,颜料会扩散到皮肤表面并像墨水一样扩散开来。为了模拟这个系统,研究人员使用了包含一层硅胶和两个由弹性体制成的泵的微型载玻片,这些泵连接到一个中央系统。一个泵出不透明的白色液体,另一个泵出黑色油漆和水的混合物。因为这种机制是基于流体的,所以它比由神经冲动驱动的头足类机制慢。即便如此,它也可以用来控制材料的温度。例如,如果储液器靠近人的皮肤或热的发动机,它可以释放到人造皮肤的表面以将热量带走并冷却人或发动机。
这项研究可以在超材料领域产生深远的影响(其特点是具有天然材料所没有的光学特性),因为它们将具有有机分子,而不是常用材料中存在的重金属色素;在传感器网络的研究中;并且在精心设计比当前显示器具有更多颜色和光学选项的显示器。
然而,正如其中一位研究人员所说,到目前为止,光学伪装领域已经迈出了第一步。英国布里斯托尔的工程学教授乔纳森·罗西特 (Jonathan Rossiter) 解释说,就目前而言,人工色素细胞只有一种颜色,从最亮到最暗,反之亦然。他们希望从现在开始创建具有更多颜色选择的更复杂的模型。
通过观看下面的视频,了解有关所调查动物的研究和行为的更多信息。