據(jù)《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》近日?qǐng)?bào)道，英國(guó)研究人員發(fā)現(xiàn)了飛蛾翅膀的精確構(gòu)造，正是這種構(gòu)造使該物種能夠逃脫6500萬(wàn)年前的“進(jìn)化軍備競(jìng)賽”中最麻煩的捕食者。
布里斯托大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院的研究小組使用包括機(jī)載橫截面成像、聲學(xué)力學(xué)和折光儀在內(nèi)的一系列分析技術(shù)，發(fā)現(xiàn)蛾翼上非常薄的鱗片層已經(jīng)演化出非凡的超聲吸收特性，從而為躲避蝙蝠的回聲探測(cè)提供了隱形的聲學(xué)偽裝。
更加引人注目的發(fā)現(xiàn)是，研究人員確定了首個(gè)已知的天然發(fā)生的聲學(xué)超材料。傳統(tǒng)上，超材料被描述為一種人造復(fù)合材料，該材料經(jīng)過(guò)工程設(shè)計(jì)以顯示出超過(guò)自然界中可用的物理性能。天然存在的超材料非常稀少，在聲學(xué)領(lǐng)域從未有過(guò)描述。
今年早些時(shí)候，行為聲學(xué)和感官生態(tài)學(xué)專家馬克·霍爾德里德博士及其合作研究人員報(bào)告說(shuō)，聾蛾在身體上可發(fā)展出超聲波吸收鱗片，從而使它們能夠吸收蝙蝠用來(lái)檢測(cè)它們的傳入聲能的85%。
生存的需要意味著飛蛾會(huì)進(jìn)化出1.5毫米深的鱗片防護(hù)屏障，該屏障可用作多孔吸聲材料。但是，這種保護(hù)性屏障不能在蛾翼上起作用，因?yàn)槎暌淼暮穸仍黾訒?huì)阻礙飛蛾的飛行能力。聲學(xué)超材料的一個(gè)關(guān)鍵特征是，它們要比作用于其上的聲音的波長(zhǎng)小得多，從而使其比傳統(tǒng)構(gòu)造的吸聲器薄得多。
通過(guò)檢查使用超聲波斷層攝影術(shù)捕獲的聲音的復(fù)雜橫截面圖像，布里斯托大學(xué)的最新研究發(fā)現(xiàn)，飛蛾進(jìn)一步邁出了挽救生命的一步，創(chuàng)造出了一種共振吸收器，其厚度要比吸收的聲音波長(zhǎng)薄100倍，從而使昆蟲(chóng)在保持輕盈的同時(shí)，減少蝙蝠探測(cè)到其飛行中翅膀回聲的可能性。
最令人驚訝的是，蛾翼還通過(guò)添加另一個(gè)驚人的功能，發(fā)展出一種使共振吸收器吸收所有蝙蝠頻率的方法——它們將許多單獨(dú)調(diào)諧到不同頻率的共振器組裝成一系列吸收器，從而共同創(chuàng)建出可作為聲學(xué)超材料的寬帶吸收器。這是自然界中第一種已知的聲學(xué)超材料。
蛾翼超薄結(jié)構(gòu)所獲得的寬帶吸收性能很難實(shí)現(xiàn)，其出色性在于遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了目前用于辦公室環(huán)境吸收聲音的傳統(tǒng)多孔吸收器所能達(dá)到的極限。由此帶來(lái)的愿景是，科學(xué)家或可據(jù)此設(shè)計(jì)出用于家庭和辦公室的超薄吸聲器“墻紙”，以替代目前使用的笨重的吸聲器面板。
