復(fù)合材料
據(jù)英國路透社近期報道蠶繭絲可做轎車控制板，絲綢衣服可充電，織物可智能化，用來打電話現(xiàn)已逐漸為人們所接受。
由美國空軍投資，科學(xué)家在纖維領(lǐng)域再次獲得突破，讓纖維實現(xiàn)多功能化。材料科學(xué)日益顯示出它的魅力，英國牛津大學(xué)研究人員大衛(wèi)·波特與中國學(xué)者陳福佳在英國皇家協(xié)會《交流》期刊上發(fā)表了一項研究報告，稱重量極輕卻堅韌的纖維可用來制造保護性頭盔和高性能裝甲防護設(shè)備。這種設(shè)備在用于排雷時效果特佳。
波特與陳先生在報告中說，蠶繭擁有十分優(yōu)化的結(jié)構(gòu)，在面臨外界許多不同威脅時能起到很好的保護作用。其結(jié)構(gòu)輕巧、強度高，能透氣，屬于生物靈感型復(fù)合材料。
由此，他們共同開發(fā)出能抵御爆炸的輕量級防護裝甲。其材料可用于現(xiàn)代汽車易碎部件或吸音材料，也可用于潛艇隱身材料。從經(jīng)濟角度看，商業(yè)誘惑力更強，因為這種材料可用于制造汽車控制面板，尤其是在汽車工業(yè)高速發(fā)展的中國和印度國家等特別適合。
牛津大學(xué)專家為此組成了專家組，他們認為這種材料的來源豐富，價格低廉，全世界每年產(chǎn)蠶絲高達50萬噸，大多數(shù)用于紡織生產(chǎn)。原材料主要來源于發(fā)展中國家，也具有可持續(xù)性，屬于低碳工業(yè)。蠶繭的生產(chǎn)不像養(yǎng)牛工業(yè)，會產(chǎn)生甲烷氣體。它來自桑樹，本身具有低排放的性質(zhì)。由此，這些專家開始進一步研究其價值，希望開發(fā)出換代產(chǎn)品。蠶繭結(jié)構(gòu)的商業(yè)化開發(fā)在過去就有，最著名的是所謂的“荷葉效應(yīng)”項目。荷葉出于污泥而不染一直成為佳話。研究人員最后發(fā)現(xiàn)，這是因為荷葉表層有許多微型瘤，這種瘤能有效阻擋水分滲入。水滴由于不能滲入，只能形成大水滴將污泥帶走。由此，人們開發(fā)出自潔式窗戶、高級外墻涂料、可穿來用于灌木林行走的長褲、瑞士工程師開發(fā)出維可牢尼龍塔等等。
不僅如此，科學(xué)家還依據(jù)烏賊和斑馬魚的變色功能開發(fā)出仿生的“變色人造肌”，生產(chǎn)出智能化服裝系列。這是英國布里斯托爾大學(xué)研究人員開發(fā)出來的柔軟有彈性的基于特殊細胞的人造肌肉組織，稱為色素體。而這種元素已在部分魚類和爬行動物里內(nèi)發(fā)現(xiàn)。這種元素可讓動物變換色彩。
布里斯托爾大學(xué)項目主任羅西特說，“我們從自然設(shè)計和探索中獲得靈感，模仿其原理制造出難以想象的可視效應(yīng)。”由此，他們的論文發(fā)表在英國物理研究院學(xué)刊《生物靈感》和《仿生學(xué)》上。
該大學(xué)科學(xué)家認為，用這種偽裝技術(shù)可調(diào)節(jié)穿衣人的體溫，而斑馬魚可將一種流體色素從體內(nèi)排到體表。由此，羅西特的專家們得以在實驗室內(nèi)開發(fā)出這種仿生產(chǎn)品。由此，利用仿生學(xué)又開發(fā)出熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)，使服裝作為人體“第二層皮膚”，即可將熱作為流體排出。當穿衣人寒冷時，流體與皮膚接近，穿衣人熱起來時，它可將熱氣排出第二層皮膚之外。
羅西特和他的團隊已開始開發(fā)其它領(lǐng)域的利用潛力。從人造皮膚到人機對話或電子設(shè)備，無不成為他們探究的領(lǐng)域。他們已打算將實驗室里開發(fā)出的原型應(yīng)用于商業(yè)產(chǎn)品的開發(fā)。
此外，英國埃克塞特大學(xué)的研究人員在《高級材料》雜志上發(fā)表文章稱，他們也開發(fā)出世界上最透明的輕質(zhì)柔韌型，甚至具有電傳導(dǎo)功能的纖維材料和織物。這種材料是基于石墨單原子層的碳化纖維，其原子強度是鋼材的100倍，這種材料的開發(fā)成功可使粘附在衣服上的移動電話和MP3播放器加速實現(xiàn)商業(yè)化。
該大學(xué)的研究人員目前正進入開發(fā)這種透明材料的噴霧版。其目的就是要開發(fā)出“智能化體血衫”，而另一種正在開發(fā)的產(chǎn)品則是將窗玻璃轉(zhuǎn)化為太陽能屏板，它可提高現(xiàn)今使用的太陽能集熱效能30%。
目前，市面上電子元件采用的主要導(dǎo)電材料集熱材料是氧化銦，這種材料具有柔韌性，資源有限，在五年內(nèi)，世界將接近枯竭，因此價格也十分昂貴。羅西特專家團隊開發(fā)出來的材料是銦最好的替代產(chǎn)品。
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