2015年05月26日 星期二
一贴即刻遁形 逃脱红外搜索
——仿生隐形不干胶贴将成为未来作战新装备

    本报记者  华 凌  综合外电

    鱿鱼,可以利用背景做终极伪装的艺术家,会使毫无戒心的捕食者探测不到它们的行踪。据物理学家组织网报道,通过鱿鱼在这一过程中使用的关键蛋白,美国加州大学欧文分校的科学家设计出一种“隐形不干胶贴”,未来可以帮助士兵在作战中进行伪装,甚至逃脱敌人利用红外摄像机进行的地毯式搜索。

    以鱿鱼外皮为灵感

    在战场上,士兵白天穿绿色和棕色制服可以伪装混迹于绿树丛里,不被发现。但是在夜间和低光条件下,他们仍然容易被红外线探测出。

    加州大学欧文分校化学工程与材料科学副教授阿龙·歌罗德斯基解释说:“我们已经开发出一种不干胶贴,作为轻薄、柔性灵活的保护层,可以更好地帮助士兵匹配其隐蔽位置的红外反射率,遁形于活跃的红外可视化探查。”

    研究人员说,他们是以鱿鱼外皮为灵感设计达到了这种效应。鱿鱼皮肤的特点是具有不寻常的闪光细胞,呈层状结构。这种动物使用生化级联改变层的厚度和间距。因此,反过来这会影响细胞的反射光线和皮肤颜色。

    这个研究团队首先诱导细菌产生一种反射物质——一种结构蛋白,该蛋白是鱿鱼改变颜色和反射光线能力的基础。利用它可以制备模仿鱿鱼外皮的光学活性薄膜。

    然后他们把蛋白附在硬底层上。为了诱导结构和反光,只是改变这些闪光细胞,薄膜需要某种触发。最初的搜索显示,当用红外摄像头扫描时,醋酸蒸汽可以引发层片膨胀和消失。

    歌罗德斯基说:“我们正在做的相当于在醋酸蒸汽里彻底清洗这个层片,基本上把它泡在浓缩的醋里。”

    用适当的化学刺激,薄膜的颜色和反射率可以来回变换,这使得薄膜在红外线摄影机下反复消失和再现。但这些条件在作战中对士兵不会起作用。

    仿生涂层带来革新

    军事中广泛使用红外探测设备用于夜视、导航、目标监视与跟踪。据加州大学欧文分校研究人员解释,该涂层的革新点在于,其功能位于电磁频谱的近红外波段,大约700到1200nm,这与大多数红外成像设备的标准成像范围匹配。该波段通常不适用仿生的反光材料。

    目前,研究人员已经把这种结构蛋白组装在合适的聚合物基质上,用在普通胶带贴上。这个胶带可以贴在一系列表面,包括制服,在红外摄像机下,其外观会因拉抻发生变化。

    歌罗德斯基说,“我们的方法简单,让其与各种表面兼容,有潜力使许多简单的对象获得伪装能力。”这项工作可能应用在红外隐身伪装、节能反光涂层和生物启发光学方面。

    研发出一个能响应外部信号、自动重新配置的材料,这仅仅是第一步,歌罗德斯基在一份声明中补充道。加州大学的研究人员目前正在为反射涂层触发色变的可替代、无化学的性质制定策略。

    歌罗德斯基说:“我们的长期目标是创建动态地改变纹理和颜色来适应环境的面料,寻求将变形服装这个科幻东西成为现实。”

    成就自行伪装系统

    此项研究发表在《先进材料》杂志上。该研究成果在第249次美国化学学会(ACS)国家会议和博览会上也得以展现。

    尽管这项技术还不能应用于现实,歌罗德斯基预期士兵或安全人员可以在未来某一天中,根据需要,用携带的一卷隐形贴纸遮蔽其身上的制服。

    歌罗德斯基说:“我们正在追求更廉价和可以完全回收的东西。”目前,该团队仍然面临一些主要的挑战。他们将找出如何增加贴纸的亮度,以及同时让多个贴纸以同样的方式反应,成就一个自适应的伪装系统。

    当前的版本反射近红外光,在此基础上,研究人员也在努力使这个贴纸具有更多功能。在实验中,他们继续扭曲这个材料,各种变异的贴纸在中期和远红外波长下也可以工作。这些应用可以阻挠远红外成像。他们也可以应用于户外,例如在军事领域,这种面料可以布设陷阱,或在不同的环境下,释放热量让人感到很舒服。

    而且,在与加州大学医学院弗朗西斯科·通博拉和丽莎·弗拉纳根博士一起合作,歌罗德斯基的实验室显示,这种结构蛋白支持细胞生长。这可能影响到制作新的生物电子设备,甚至生长出“活的”半人工鱿鱼皮肤。

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