科企岛:飞蛾翅膀涂层成为未来声学新材料

2022年06月27日19:44:34 宠物 1105

聋飞蛾毛茸茸的吸音翅膀可能是未来声学材料的关键。

科企岛:飞蛾翅膀涂层成为未来声学新材料 - 天天要闻

大约6500万年前,也就是恐龙灭绝的时候,蝙蝠进化出了回声定位的能力。它们会用嘴或鼻子发出咔嗒声,并在黑暗中倾听这些咔嗒声在物体表面和动物身上反弹产生的回声。蝙蝠是飞蛾的主要捕食者,所以许多飞蛾进化出了对回声定位敏感的耳朵——但不是所有的飞蛾。

有些物种,比如毛丝蛾,是不长耳朵的。相反,它们使用了另一种已经可以利用的防御机制:吸音翅膀。

科企岛:飞蛾翅膀涂层成为未来声学新材料 - 天天要闻

2018年,布里斯托尔大学的一组研究人员发现,毛蛾的翅膀上有一层涂层,可以吸收多达85%的击中它们的声音,这使得蝙蝠很难找到它们,因为它们的叫声没有得到很好的反射。

现在,同一团队的一项新研究表明,这些蛾子的翅膀可以激发出一种新型的超薄声学材料,这种材料可以用作墙纸,比目前市场上的材料薄10倍。

这并不是人类第一次向大自然求助。墙纸的设计虽然具有开创性,但它属于一个被称为仿生学的现有领域,即在人造系统中模仿自然设计和过程的行为。例如,受蜘蛛网上的紫外线反射线启发的鸟类安全玻璃;受白蚁丘启发的散热孔;当然,还有模仿鸟类的飞机机翼

飞蛾是在2.5亿年前进化出来的,比蝙蝠早了大约2亿年前。布里斯托尔大学的感觉生物学教授马克·霍尔德里德(Marc Holderied)和托马斯·尼尔(Thomas Neil)共同撰写了这项新研究。他表示,在蝙蝠出现之前,聋毛蛾的翅膀上就有鳞片——也许是为了保护自己不受黏糊糊的蜘蛛网的伤害。所以它们所要做的就是调整它们的功能。

科企岛:飞蛾翅膀涂层成为未来声学新材料 - 天天要闻

科学家们知道,无耳飞蛾必须依靠它们的声翼来生存,但他们花了六年时间才弄清楚这到底是怎么回事。霍尔德里德说,秘诀在于它们翅膀上的一层微尘。

在显微镜下,这些灰尘看起来像一组微小的重叠鳞片,类似于复杂的屋顶瓦片图案。当声音以正确的频率击中音阶时,音阶就会开始振动。通过振动,它们将空气中的声能转化为机械能,最终衰减并转化为热。这个过程被称为共振吸收。

这就是声音频率发挥作用的地方。每个声音频率都有一个波长。霍尔德里德说,对于传统的声学材料来说,它们的厚度需要达到波长的十分之一。因此,对于波长很长的声音,比如飞机的持续嗡嗡声,或者餐馆嘈杂的背景噪音,我们需要厚一些(几英寸)的声波材料,并且多孔性足够,当声波击中它们时能够分散。

科企岛:飞蛾翅膀涂层成为未来声学新材料 - 天天要闻

相比之下,共振吸收器的厚度可以达到它们试图阻止的波长的百分之一。霍尔德里德说:“这为我们人类打开了大量的机会,试图理解进化赋予这些飞蛾翅膀的机制,并把它变成对我们的听觉范围有用的东西。”

这种新材料的工作原理有点像一种超薄的壁纸织物,应用于从办公室墙壁到飞机座椅的各种表面。

“我们谈论的是毫米而不是厘米的东西,”霍尔德里德说,并指出共振材料将比传统声学中使用的多孔材料更有效。他说,当一种材料变薄时,它也会变轻,例如,这可以帮助减轻飞机的整体重量,节省燃料。

科企岛:飞蛾翅膀涂层成为未来声学新材料 - 天天要闻

霍尔德里德的团队正在研究几种由超材料制成的原型。这些工程材料由大量细胞构成;在这种情况下,鳞片会模仿飞蛾翅膀的工作方式。他不能透露构成更大的超材料的确切材料,但他说,第一个原型是4 × 4英寸,以现有的材料,如硅和其他易于操作的东西为特色。

现在的挑战是如何将这一概念转化为适用于人类的听觉范围。在这项特殊的研究中,科学家们使用的超声波信号超出了人类能听到的范围,但霍尔德里德说,超材料上每个尺度的大小可以帮助决定它能吸收的声音类型。

新材料上市可能还需要几年的时间,但如果它真的上市了,那将是2.5亿年作用的高点。

宠物分类资讯推荐

媒体观察|一场以守护人犀利提问收尾的街猫Open Day - 天天要闻

媒体观察|一场以守护人犀利提问收尾的街猫Open Day

东方网·纵相新闻 陈丽娜“你们统计过现在有多少孤儿猫屋吗?这些守护人不管的孤儿猫屋怎么处理,撤机了吗?”“你们说代码没有给孤儿猫屋加权,但我们最关心的是为什么平时在APP‘刷’到的都是这些脏乱差的猫屋?
关爱流浪猫:是善举还是生态难题 - 天天要闻

关爱流浪猫:是善举还是生态难题

在城市的边边角角,当我们与那些孤苦伶仃的小生命不期而遇,内心深处总会不由自主地萌生出温柔的恻隐之情。流浪猫,宛如城市中的隐匿幽灵,用它们独特的方式诉说着艰辛的生存篇章。然而,面对它们,我们究竟应不应该伸出援助之手,给予其食物与关怀呢?
你为什么养狗?一场心灵的对话 - 天天要闻

你为什么养狗?一场心灵的对话

#你为什么会养狗#“养狗?那不是自找麻烦吗?”这可能是很多人的第一反应。的确,养育狗狗意味着投入关怀、时间和精力,乃至金钱。然而,若你询问我为何选择与这些四条腿的朋友共度时光,我的回答将是简单而坚定的:“因为它们所带来的一切,绝对值得。
当狗狗有这些行为,说明它很孤独,你就多陪陪它吧 - 天天要闻

当狗狗有这些行为,说明它很孤独,你就多陪陪它吧

狗狗是富有情感且非常依赖主人陪伴的动物。当狗狗有这些行为,说明它很孤独,你就多陪陪它吧!过度吠叫如果狗狗在家里长时间、无缘无故地大声吠叫,这很可能是它感到孤独的表现。吠叫是狗狗试图引起注意或者与外界交流的一种方式。
四川长宁发现国家一级保护动物小灵猫 - 天天要闻

四川长宁发现国家一级保护动物小灵猫

“警察同志,你们快来!我们这里有两只动物幼崽,不晓得是啥子。”近日,四川省宜宾市长宁县老翁镇派出所值班民警接到热心村民的电话求助。相关人员赶到现场,发现两只嗷嗷待哺的野生动物幼崽。经专家初步鉴定,这两只幼崽为国家一级保护动物小灵猫。“当时下着小雨,我也不认识是啥动物,就用纸板遮盖了一下。”6月18日,...
被勒庞力推为法国总理人选的巴尔代拉:“狮子崽”终成“雄狮”? - 天天要闻

被勒庞力推为法国总理人选的巴尔代拉:“狮子崽”终成“雄狮”?

2022年11月5日,法国巴黎,巴尔代拉当选国民联盟主席后,向观众表示感谢。 法国政坛似乎不缺“政治神童”,前有39岁当上总统的马克龙、34岁出任总理的阿尔塔,现在又有28岁带领极右翼政党国民联盟在欧洲议会选举中大胜的巴尔代拉。17日,法国国民议会选举竞选活动拉开帷幕。最新民意调查显示,国民联盟将在选举中领先。16...
“素媛案”强奸犯又出狱了 - 天天要闻

“素媛案”强奸犯又出狱了

据韩联社报道,韩国电影《素媛》原型罪犯赵斗淳此前因违反“夜间外出限制令”被韩国地方法院判处有期徒刑3个月。京畿道安山檀园警察署6月19日消息称,赵斗淳当天刑满释放。赵斗淳资料图(图源:环球时报)赵斗淳于当地时间19日上午8时左右从水原拘留所出狱,上午9时左右乘车返回京畿道安山市檀园区的住所。赵斗淳2008年12月...
原来狗狗“轻轻咬你”,不只是玩耍,还有这些含义 - 天天要闻

原来狗狗“轻轻咬你”,不只是玩耍,还有这些含义

养狗的铲屎官们,是不是都遇到过这样一个场景:自家的小狗狗突然凑上来,轻轻地咬了你一口,但又不会真的咬疼你。这时候,你可能会有点困惑,这小家伙到底是想表达什么呢?别担心,接下来就告诉你,狗狗轻轻咬你的6个含义!“嗨,我在跟你打招呼呢!