Кожа кальмаров вдохновила учёных на создание адаптивного материала для космических одеял и не только
Кальмары, осьминоги и каракатицы известны своей способностью изменять цвет кожи, и исследователи давно используют принцип природного камуфляжа для создания новых маскировочных материалов.
Но это не единственная возможная сфера применения уникальных механизмов. Так, "дизайн" кожи головоногих моллюсков вдохновил учёных из Калифорнийского университета в Ирвайне на создание нового гибкого материала, которые послужит для изготовления адаптивных космических одеял, передает Вести.
Поясним, что в ряде экстренных случаев для спасения жизни человека необходимо временного уменьшить теплопотерю его тела. Для этого и нужны космические одеяла, обладающие теплоизоляционными свойствами. Как правило, они включаются в аптечки первой помощи медиков и спасателей.
"Сверхлёгкие космические одеяла существуют уже десятки лет. Часто можно наблюдать, как марафонцы заворачиваются в них, чтобы предотвратить потерю тепла после гонки, – приводит пример один из ведущих авторов новой работы Алон Городецкий (Alon Gorodetsky). – Но главный недостаток состоит в том, что материал [для их изготовления] статичен. Мы сделали версию с изменяемыми свойствами, чтобы можно было регулировать, сколько тепла задерживается или высвобождается".
Команда Городецкого давно изучает кожу головоногих и ищет "биологические подсказки" для создания новых разработок. Ранее, к примеру, научная группа представила инновационное камуфляжное покрытие, делающее солдат невидимыми для приборов ночного видения и тепловизоров.
В ходе новой работы исследователи вновь решили использовать "хроматофорную концепцию".
Хроматофоры – это пигментсодержащие и светоотражающие клетки, расположенные на коже головоногих моллюсков. Они окружены многочисленными мышечными и нервными клетками, а внутри имеют так называемые мешочки, содержащие пигменты. Деформация таких мешочков – в частности, переход от мелких точечных структур к конфигурации сплющенных дисков – приводит к изменению оптических свойств кожи.
"Мы используем аналогичную концепцию в нашей работе. У нас есть слой крошечных металлических "островков", которые граничат друг с другом. В состоянии покоя они сгруппированы вместе, и материал отражает тепло, как традиционное майларовое космическое одеяло. Когда же материал растягивается, "островки" раздвигаются, пропуская инфракрасное излучение", – поясняет ведущий автор исследования Эрика Лэун (Erica Leung).
Она отмечает и другие преимущества нового материала: малый вес, долговечность, низкую стоимость производства, а также высокую гибкость. По словам Лэун, его можно растягивать и возвращать в исходное состояние тысячи раз.
По мнению специалистов, разработка может иметь массу применений, помимо изготовления космических одеял. К примеру, адаптивные покрытия могут защищать от холода или жары здания, остановки и "шатры" торговцев на улицах. Кроме того, новый материал может предотвратить сбои в работе чувствительной электроники.
Другая сфера применения – создание "настраиваемой" одежды. Особенно актуальны такие разработки для спортсменов и туристов, а также для людей, чувствительных к низким или высоким температурам.
По словам Городецкого, использование в повседневной жизни одежды, обеспечивающей комфортный теплообмен для каждого конкретного человека, потенциально может сэкономить 30-40% электроэнергии, уходящей на отопление и кондиционирование помещений.
Чтобы продемонстрировать функциональность подобной одежды, учёные создали рукав из нового материала, который можно растянуть и вернуть в исходное положение, зафиксировав с помощью липучек. В ходе экспериментов такой рукав помог контролировать температуру предплечья человека.
Подробнее о новой разработке рассказывается в статье, опубликованной в журнале Nature Communications.
