«Войска могут исчезнуть, как кальмары»: новое био-вдохновленное Камо позволяет солдатам США мгновенно уклоняться от зрения и высокотехнологичных датчиков

Автор: Эйрвен Уильямс, The Sustainability Times

Слияние биологии и технологий продолжает открывать новые горизонты, о чем свидетельствует замечательный проект, финансируемый DARPA и ВВС. Используя природные способности головоногих, особенно кальмаров, исследователи разрабатывают передовые технологии маскировки для военных применений.

Иллюстрация кальмарной технологии маскировки для военных применений. Изображение, созданное AI.

Эта биоиндустриальная инновация обещает революционизировать то, как солдаты прячутся на виду, адаптируясь к различным условиям, имитируя адаптивную кожу кальмара. Такие прорывы не только подчеркивают потенциал биоинспирированных материалов, но и усиливают решающую роль междисциплинарных исследований в области обороны и технологий.

Наука, стоящая за камуфляжем, вдохновленным кальмарами

В основе этого инновационного исследования лежит изучение кожи кальмаров, особенно светоотражающих клеток, известных как кальмары. иридофоры. Исследователи из Калифорнийского университета в Ирвине в сотрудничестве с морской биологической лабораторией в Вудс-Хоуле, штат Массачусетс, углубились в уникальные клеточные структуры длинноперых береговых кальмаров. Эти иридофоры содержат плотно свернутые столбцы белка, называемого отражающий. Эти белки действуют как естественные отражатели Брэгга, позволяя кальмару быстро и эффективно менять цвета.

С помощью передовых методов визуализации, таких как голотомографияУченые захватили подробные трехмерные представления этих клеток, показывая, как колонны отражения скручиваются и организуются для манипулирования светом. Эта способность позволяет кальмару перейти от прозрачного к отображению ярких цветов, механизм, который может быть ключевым в разработке материалов, имитирующих эти изменения для военного использования.

Биоинженерные материалы для обороны

Основываясь на понимании этих биологических структур, исследователи разработали гибкий композитный материал, который воспроизводит и даже расширяет оптические возможности кожи кальмара. Этот материал сочетает в себе наноструктурированные отражатели Брэгга с ультратонкими металлическими пленками для усиления контроля над инфракрасным светом. Такой композит может корректировать свой внешний вид как в видимом, так и в инфракрасном спектрах, что делает его идеальным кандидатом для использования. адаптивный камуфляж и других передовых приложений.

Реагируя на стимулы окружающей среды, такие как изменения света или физические манипуляции, такие как растяжение и изгиб, материал может динамически изменять свои свойства. Эта адаптивность открывает двери для широкого спектра применений, помимо военного использования, включая интеллектуальный текстиль и системы термического управления. Масштабируемость используемых технологий изготовления также означает, что эти материалы могут быть произведены в большем масштабе, потенциально преобразуя отрасли за пределами обороны.

«Бетон, который сам себя исцеляет»: ученые создали материал, вдохновленный лишайником, который использует микробы для автоматической печати трещин

Потенциал за пределами камуфляжа

Этот прорыв в биомимикрии выходит за рамки камуфляжа. Принципы, используемые для разработки этих материалов, могут улучшить ряд других технологий. Концепции дизайна, взятые из головоногих, могут улучшить такие устройства, как лазеры, волоконно-оптические фильтры, фотоэлектрические покрытия и химические датчики. Возможность динамической настройки оптических свойств меняет правила игры для этих приложений, предлагая новые уровни точности и контроля.

Поскольку исследователи продолжают изучать возможности, полный потенциал оптики, вдохновленной цефалоподами, еще не реализован. Работа, проведенная в UC Irvine и ее сотрудниками, иллюстрирует, как природа может вдохновлять передовые технологические достижения, расширяя границы того, что возможно в материаловедении и технике.

Проблемы и будущие направления

Несмотря на многообещающие результаты, остаются проблемы в доведении этих технологий до практического применения.. Необходимо решить такие вопросы, как стоимость, долговечность и интеграция в существующие системы. Кроме того, этические соображения относительно использования такой технологии в обороне и наблюдении требуют тщательной оценки.

Заглядывая вперед, исследователи стремятся усовершенствовать эти био-вдохновленные материалы, оптимизируя их для реальных применений. Междисциплинарный характер этого исследования, сочетающего биологию, инженерию и материаловедение, подчеркивает важность сотрудничества в решении сложных проблем. Поскольку мы продолжаем черпать вдохновение из мира природы, остается вопрос: как эти инновации будут определять будущее технологий и обороны?

По мере развития этого исследования последствия выходят за рамки военных, потенциально влияя на различные отрасли и повседневную жизнь. Интеграция биологического понимания в технологические достижения ставит вопрос, вызывающий размышления: Как далеко мы можем раздвинуть границы биомимикрии, и какие этические соображения возникнут, когда мы все больше размываем границы между природой и технологией?