魷魚色素細胞,可以作保溫物料?

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加州大學爾灣分校化學及生物分子工程系副教授 Alon Gorodetsky(圖左)帶領團隊研發出可大量生產、類似魷魚皮膚的保溫物料。 圖片來源:UC Irvine/Twitter

魷魚皮膚伸縮自如,可隨意變色。有研究人員因此受到啟發,研發出一種如魷魚皮膚般具適應能力的複合物料,可為飲品杯、外賣袋、包裹箱,甚至貨箱保持溫度。

這種「紅外線反射鍍金聚合物膜」(Infrared-reflecting metallized polymer film)主要透過金屬結構來調節熱度。其金屬結構即使分離仍能恢復原狀,在不同的應變水平下重新組合。研究得到美國國防高等研究計劃署(DARPA)、能源高等研究計劃署(ARPA-E)及空軍基礎科學研究中心(AFOSR)資助,近日發表於期刊 Nature Sustainability

參與這次研究的加州大學爾灣分校(University of California,Irvine)化學及生物分子工程系副教授 Alon Gorodetsky 說:「複合材料中的金屬結構部分,在材料保持原狀時會彼此連結,材料被拉伸時會分離,從而控制紅外線的反射、透射或散熱。這種機制類似魷魚皮膚的色素細胞膨脹及收縮,從而改變可見光的反射和透射。」

色素細胞大小的變化有助魷魚交流,及作為偽裝以逃避捕食者和躲避獵物。Gorodetsky 指其團隊正是模仿這種機制,研發出「可調節溫感」(Tunable thermoregulation)的材料,能夠減少用作保暖及保冷的能源,並能用作絕緣體,保護手指免受熱表面傷害。

這次研究更開發出具成本效益的生產方法,團隊將銅膜置於鋁箔等可重複使用的基材上,然後在銅膜上噴塗多個聚合物層。銅及橡膠原材料的售價約每平方米 10 美分起,成本更會因生產規模而進一步降低。Gorodetsky 說:「多年來,我們一直在研究受頭足綱動物(Cephalopod)啟發、具適應性的材料及系統,但以前只能製作相對小的面積。現在終於找到在工廠裡一卷卷地生產的方法。」而發明同時對環境友善,因這種複合材料可以用醋去除銅,剩餘的可伸縮聚合物可作大量回收。

複合材料未來可用於任何需要調節溫感的容器。研究人員已在實驗室進行咖啡杯測試,證明可以控制咖啡的冷卻情況。Gorodetsky 更指:「想想大流行期間那些要送到人們家中的易腐爛商品。Amazon 等公司寄送需要溫度控制的包裹時,都可以使用這種由魷魚啟發、具適應性的複合材料製成的內裡。」目前研究人員已為該技術及製造流程申請臨時專利。