Автор: Эйрвен Уильямс, Sustainability Times ,
Слияние биологии и технологий продолжает открывать новые горизонты, как это видно на примере замечательного проекта, финансируемого DARPA и ВВС. Используя природные способности головоногих моллюсков, в частности кальмаров, исследователи разрабатывают передовые технологии камуфляжа для военных целей.
Эта инновация, вдохновленная биотехнологиями, обещает произвести революцию в том, как солдаты прячутся на виду, адаптируясь к различным средам, имитируя адаптивную кожу кальмара. Такие прорывы не только подчеркивают потенциал биотехнологических материалов, но и усиливают решающую роль междисциплинарных исследований в обороне и технологиях.
В основе этого инновационного исследования лежит изучение кожи кальмара, в частности светоотражающих клеток, известных как иридофоры . Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвайне в сотрудничестве с Лабораторией морской биологии в Вудс-Хоул, Массачусетс, изучили уникальные клеточные структуры длинноперого прибрежного кальмара. Эти иридофоры содержат плотно скрученные столбики белка, называемого рефлектином . Эти белки действуют как естественные отражатели Брэгга, позволяя кальмару быстро и эффективно менять цвета.
Используя передовые методы визуализации, такие как голотомография , ученые получили подробные трехмерные изображения этих клеток, показывающие, как столбцы рефлектина скручиваются и организуются для управления светом. Эта способность позволяет кальмару переходить от прозрачности к отображению ярких цветов, механизм, который может иметь решающее значение в разработке материалов, имитирующих эти изменения для военного использования.
Инженерные биоматериалы для обороны
Основываясь на понимании этих биологических структур, исследователи разработали гибкий композитный материал, который воспроизводит и даже расширяет оптические возможности кожи кальмара. Этот материал объединяет наноструктурированные отражатели Брэгга с ультратонкими металлическими пленками для улучшения контроля над инфракрасным светом. Такой композит может изменять свой внешний вид как в видимом, так и в инфракрасном спектрах, что делает его идеальным кандидатом для адаптивного камуфляжа и других передовых приложений.
Реагируя на внешние стимулы, такие как изменения в освещении или физические манипуляции, такие как растяжение и изгиб, материал может динамически изменять свои свойства. Эта адаптивность открывает двери для ряда приложений за пределами военного использования, включая интеллектуальный текстиль и системы терморегулирования. Масштабируемость используемых методов изготовления также означает, что эти материалы могут производиться в больших масштабах, потенциально преобразуя отрасли за пределами обороны.
«Бетон, который восстанавливается сам»: ученые создали материал, вдохновленный лишайником, который использует микробы для автоматической герметизации трещин
Потенциал за пределами камуфляжа
Этот прорыв в биомимикрии выходит за рамки просто камуфляжа. Принципы, используемые для разработки этих материалов, могут улучшить множество других технологий. Концепции дизайна, взятые у головоногих моллюсков, могут улучшить такие устройства, как лазеры, волоконно-оптические фильтры, фотоэлектрические покрытия и химические датчики. Возможность динамической тонкой настройки оптических свойств является новаторским решением для этих приложений, предлагая новые уровни точности и контроля.
Поскольку исследователи продолжают изучать возможности, полный потенциал оптики, вдохновленной головоногими, еще предстоит реализовать. Работа, проведенная в Калифорнийском университете в Ирвайне и его сотрудниками, является примером того, как природа может вдохновлять передовые технологические достижения, расширяя границы возможного в материаловедении и инженерии.
Проблемы и будущие направления
Несмотря на многообещающие результаты, остаются проблемы в доведении этих технологий до практического применения . Необходимо решать такие вопросы, как стоимость, долговечность и интеграция в существующие системы. Более того, этические соображения относительно использования таких технологий в обороне и наблюдении требуют тщательной оценки.
Заглядывая вперед, исследователи стремятся усовершенствовать эти биоматериалы, оптимизируя их для реальных приложений. Междисциплинарный характер этого исследования, объединяющего биологию, инженерию и материаловедение, подчеркивает важность сотрудничества в решении сложных проблем. Поскольку мы продолжаем черпать вдохновение из мира природы, остается вопрос: как эти инновации сформируют будущее технологий и обороны?
По мере того, как это исследование прогрессирует, последствия выходят за рамки военных, потенциально влияя на различные отрасли промышленности и повседневную жизнь. Интеграция биологических идей в технологические достижения ставит наводящий на размышления вопрос: насколько далеко мы можем раздвинуть границы биомимикрии и какие этические соображения возникнут, поскольку мы все больше стираем границы между природой и технологиями?
Комментариев нет:
Отправить комментарий