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研究员用陶瓷3D打印机再现蝴蝶翅膀结构

导读: 蝴蝶一直是一种迷人的生物,特别是它们身上那些令人眼花缭乱的颜色,即使最博学的科学家也想知道大自然是如何创造出这些宝石般的色调。令人欣慰的是,最近英国萨里大学的研究人员不仅弄清楚了这样的颜色是如何产生的,而且还能将其复制出来。

蝴蝶一直是一种迷人的生物,特别是它们身上那些令人眼花缭乱的颜色,即使最博学的科学家也想知道大自然是如何创造出这些宝石般的色调。令人欣慰的是,最近英国萨里大学的研究人员不仅弄清楚了这样的颜色是如何产生的,而且还能将其复制出来。

据了解,由Marian Florescu博士领导的一个团队对结构光子材料中的光子带隙进行了研究。换句话说,他们研究了什么使得某些材料能阻挡某些波长。研究期间,他们发现天然材料的内部结构直接影响着自身对光的扩散吸收、反射和透射能力。

具体来说,研究人员发现了波长尺度下天然材料内部结构的均匀性与材料本身阻挡某些波长的能力之间的关系。随后他们开发了一种数学方法来确定哪种类型的光子结构能最有效地控制光的传播。

此时蝴蝶就开始派上用场。在测试他们的理论时,研究人员开发了一种前所未有的无固定形状的、带有带隙的螺旋二十四面体结构,该结构与某些蝴蝶翅膀(特别是大灰蝶的翅膀)的结构非常相似。通过使用一台3D陶瓷打印机,研究人员再现了这一结构,创造出有史以来第一款3D打印氧化铝光子带隙材料。

无固定形状的3D打印陶瓷螺旋二十四面体

但这并不是简单地复制蝴蝶的色彩。像天然的蝴蝶翅膀一样,研究人员在实验室里创建的结构可以吸收和反射光、声音和热波,这意味着这种结构可用来开发新的节能材料,如散热窗膜、油漆,这些材料能提高建筑和车辆的能量效率。

目前,萨里大学已为该技术提交了英国专利申请,同时也正在申请国际专利。此外,萨里大学正计划与Etaphase公司合作来商业化一款新的、更紧凑和更节能的结构材料。

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