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近日,中佛羅里達大學的納米科學實驗室的研究人員開發出了一種新的節能塗料。
它可以做出各種顏色,有著良好的散熱性,並且能幾百年不褪色。
這種新型塗料不是由傳統顏料製成的,而是受蝴蝶翅膀的啟發,通過納米顆粒的排列在結構上產生顏色研發出來的,名為 "質子塗料"。
根據計算,只需要1.4公斤的質子塗料就可以刷滿一架波音747飛機。
目前,這種塗料只是在實驗室裡創造出來的,距離量產還有一段時間。
塗在金屬蝴蝶翅膀上的等離子體塗料(中佛羅里達大學)
這種塗料的另一大優點,是具有超級散熱性:質子塗料的結構可以反射整個紅外光譜,所以它吸收的熱量更少。
與覆蓋普通商用油漆的情況相比,新油漆下方的表面溫度能保持在 13 至 16 攝氏度。
如果房屋外層使用質子塗料,那麼質子塗料所帶來的溫差將節約大量空調耗電,就能減少碳排放,從而減緩全球變暖。
目前,基於顏料的油漆需要特定的分子來構建顏色,而在常規油漆中,顏料都是人工合成的。
每個分子的電子特性控制著對光的吸收程度,因此也控制著塗料的顏色。
相反,質子塗料僅僅使用兩種無色材料的納米顆粒——鋁和氧化鋁。
通過將它們以不同的方式排列在塗有氧化物的鋁鏡之上,就能控制光線的散射、反射或吸收。
在這些物種中,通常兩種無色材料的幾何排列會產生所有顏色。
花朵的分子顏色(A)和蝴蝶翅膀上看到的結構散射(B)的比較。(C)顯示了應用於金屬蝴蝶的質子塗料。(《科學進展》,2023)
因為它是結構性顏色,所以該塗料能做到非常輕盈,僅僅需要150納米的厚度,就能做到完全著色,是有史以來最輕的塗料。
在這項研究中,該團隊使用電子束蒸發器創造了這種結構性塗料,該蒸發器以高度可控的速度加熱物質。
這種可控的蒸發能讓鋁納米粒子的小團塊自我組裝——因為鋁原子比它們生長的氧化物基質更容易相互吸引,這使得它們會自然地聚攏在一起。
通過調整電子束蒸發器的壓力和溫度,該團隊可以創造出反射不同顏色的結構。
這種壓力和溫度控制的過程,確保了一個步驟中在大面積物體上可以重複許多次,降低了生產成本,並能實現量產。
正常的顏色褪色是因為色素失去了吸收光子的能力,而質子塗料不受這種現象的限制。
研究人員將結構性色片與常規的粘合劑混合,這理論上意味著他們能保持數百年不褪色。
其實,質子塗料並不是第一種擁有這種神奇特性的新塗料。
世界上最黑的油漆,能夠吸收99.96%的光線,巨黑無比!
與質子塗料類似,這種超級黑色是微小的碳納米管造成的,此後甚至更黑的塗料也是基於同樣的方法被研發出來的。
還有超白塗料,它能反射98.1%的光線,能反射大量的熱能,能大量減少空調使用。
但與質子塗料不同,超白塗料依靠顏料來反射光線,而且Vantablack目前只有一種黑色。
雖然還有很長的路要走,我們都要堅持研發可以量產的質子塗料,這對節能減排有著重要意義!
通常情況下,雄性蟑螂會從背部會分泌出麥芽糖糖漿來吸引異性。
糖漿與雌性蟑螂口中的唾液接觸時,會迅速分解成葡萄糖。
一隻雌性德國小蠊(左)舔舐雄性背上的甜味分泌物,停留足夠長的時間讓雄性開始交配
所以,人類一直利用這一點,大量使用含糖的有毒誘餌來殺滅蟑螂。
但1993 年,北卡羅來納州立大學城市昆蟲學家的朱爾斯·西爾弗曼發現,有些蟑螂變得更挑食了——“葡萄糖厭惡”。
當它們嚐到糖時,感受苦味的細胞會被激活,讓他們感覺苦出天際,從而避免吃進毒誘餌,就像厭惡吃蔬菜的小孩一樣。
研究人員還發現,厭糖的雌性蟑螂還會拒絕交配,這個事情就大了。
所以,為了種族的延續,一些厭糖的雄性蟑螂已經進化出一種超能力來吸引這些“厭惡葡萄糖”的雌性了。
由於沒有葡萄糖可以她們嚐到苦味,雌性就會留下來讓雄性做它們愛做的事情了。
而且,這些進化的雄性比那些提供典型葡萄糖禮物的老款雄性還能更快地進入交配位置。
總之,這些進化有助於厭糖的蟑螂成功交配,這也將使得厭糖蟑螂越來越普遍,越來越難防治。
目前,美國、歐洲和亞洲已經發現越來越多的厭糖的蟑螂。
這是有史以來人類第一次發現昆蟲進化到可以避開葡萄糖。
一天,螞蟻出門散步,不留神踩到了個真菌孢子,粘到了腿上。
這種真菌被稱為Ophiocordyceps ,它會立即開始在螞蟻體內繁殖,從內部開始吃螞蟻身體,
所以螞蟻繼續快樂地活著,並繼續尋找食物帶進它的洞穴。
螞蟻體內的真菌細胞會結合在一起,開始向螞蟻的肌肉細胞中注入針狀突起,隨後從螞蟻身上發出來。
真菌細胞還會向螞蟻的大腦發送化學信號,使其做出奇怪的事情——螞蟻離開洞穴,爬到附近植物上,咬下一片樹葉,合上下巴,然後就一直呆在那裡直到死去。
真菌發出粘性細絲,將屍體粘在葉子上,然後進入其生命週期的下一步:一根巨大的莖杆從螞蟻的頭部射出,將孢子投擲到下面的螞蟻足跡上。
目前,尚不清楚真菌是通過哪種化學物質控制螞蟻大腦的。
但研究人員發現了一塊 4800 萬年前的殭屍螞蟻化石,化石裡的一片葉子被咬了一口。