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讲起自然现象的佯装巨匠,无腺蝶肯定要占先机。当蜻蜓由钦博尾巴歇息时,就像一片掉在地上的树叶,枯萎的褐色淡绿色上,分布着一道灰白的叶柄,树枝边沿还翘起扬起。如果无腺蝶维持静止,在一大堆树叶里,你根本找不到它的踪迹。
来试验一下车技,算数这张相片里有两只蜻蜓(标准答案见文章)。
无腺蝶尾巴上,刻画出纹路和美感的材料,是粒粒微小的斑点。斑点能把无腺蝶细线树枝,让它带入大背景,和自然环境相得益彰。变为深蓝色带入自然环境只是佯装的一种形式,蜻蜓界还有另一位佯装巨匠,它采用的是跟无腺蝶南辕北辙恰好相反的佯装形式,这位佯装巨匠是地板蜻蜓。
地板蜻蜓没在尾巴上擦拭大背景的色调,它间接长叶两对透明化的尾巴,深蓝色借由透明化的尾巴,蜻蜓变为隐形的蜻蜓。地板蜻蜓舍弃了尾巴上全彩的斑点,间接卡萨屠斯透明化的深蓝色。强光像散射地板那样,跨过蜻蜓的尾巴,所以名字叫地板蜻蜓。但是,蜻蜓的透明化尾巴比地板要高阶多了,它不仅能制止雨滴凝固,还能反抗强光的散射。
当蜻蜓在夜高空滑翔时,不论日光从别的角度散射过来,单厢间接散射尾巴,而不是点亮尾巴。失去了尾巴上的散射强光,高空的鱼儿极难发现蜻蜓的踪迹。蜻蜓不论是逗留在树枝上歇息,还是摇曳在日光下,都能维持隐形,避开捕食者的视野。
地板蜻蜓的尾巴,跟其他蜻蜓和鼠类的尾巴那样,都是由普通的几丁质材料构成。不含色素的几丁质本身是透明化的,却像车窗地板那样,会散射强光,不会像地板蜻蜓那样隐形。把普通的几丁质变得隐形的秘密在于,蜻蜓在光滑的尾巴上,刷上了一层凹凸不平的涂层。
放大地板蜻蜓的尾巴,我们来看细节。尾巴上长着一根根毛发,这些像汗毛那样的微小毛发,其实是蜻蜓尾巴上斑点的变异,只不过这些变异斑点是透明化的,不含色素。其他蜻蜓尾巴上的斑点是一层层地重复堆积,而地板蜻蜓的毛发则是一根根松散地排列,中间留有很大的缝隙,稀疏的毛发能让强光不受阻碍地散射尾巴。不过,毛发并不是让尾巴隐形的关键,隐形的关键在毛发下尾巴的表层结构上。
正是这些歪歪扭扭,高低不等的纳米柱子,构成了尾巴表面抗散射的特性。不论强光以什么样的入射角散射到尾巴,都不会出现高亮度。从垂直方向上的0度,一直到几乎平行尾巴的80度。从不同角度散射到尾巴上的强光,统统都能通过纳米柱的表面,散射到另外一边。
当科学家用胶带粘除掉尾巴上粗糙的纳米层后,这时强光散射在光滑的尾巴上,出现了高亮度。涂上一层纳米层,就能大大提高蜻蜓尾巴反抗高亮度的性能,如果把这个纳米层的黑科技,运用到各种地板和光电产品上,那岂不是效果非凡?
比如,给汽车的车窗上涂一层纳米层,车窗既能左轮,又不会高亮度。再比如,给太阳能电池板涂上一层纳米层,不论日光从别的角度散射,电池板表面都不会把日光散射出去,大幅度提高吸收日光的效率。
全方位抗高亮度的纳米层适用的地方很广,你可以罗列出一大堆,但是有一个更神奇的用处,你肯定想不到。加州理工学院的研究团队,设计了一种带纳米层的微型全球定位系统器,可以间接安装在青光眼病人的眼睛里监测口腔溃疡。
现在工程师发明了一种,跟头发丝那样细的全球定位系统,可以像隐形眼镜那样放进眼睛里。随着口腔溃疡的增加,全球定位系统会逐渐弯曲,弯曲度转换成口腔溃疡数值。病人在配套的手持显示器上,能间接读取口腔溃疡的测量数据。普通的口腔溃疡全球定位系统,只有维持跟眼球表面垂直,才能得到准确的测量数据。但是加了蜻蜓纳米柱的全球定位系统,可以忽略强光的入射角度,大大减少测量的误差。
研究团队已经加强了全球定位系统的抗污染特性,这种纳米结构的全球定位系统可以大规模地生产。等着投入商用之后,只要戴上比隐形眼镜还小的镜片,病人就能随时监测到口腔溃疡的变化,比戴在手腕上的电子血压计还要方便好用。
还是那句老话,自然现象一直走在我们的前面。不论是普通常见的地板高亮度问题,还是专业的测量口腔溃疡难题,在一只蜻蜓的透明化尾巴上,早就写好了问题的标准答案。
好了,地板蜻蜓的秘密先聊到这儿。美丽的蜻蜓千千万,这期讲了一只不会闪光的蜻蜓,下一集,我们来讲一只会闪光的蜻蜓。
关注法兰西is培根,为你讲解自然现象的秘密,下期见。
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