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鱼和花带给潜水镜材料的新启发

 

中国研究者受鱼鳞和骷髅花启发,制造出透明拒油潜水镜材料。

 

在空气中(a)表面雾蒙蒙,但在水下(b)变得高度透明并且拥有拒油特性

由于光散射作用,很多拒油合成表面材料透明度不高,限制了它们的应用。这种透明且拒油的表面材料在生物学和水下光学领域(包括潜水镜和水下摄像机)应用潜力巨大。而现在,来自西安交通大学的陈锋(音译)研究团队就研发出了类似材料。

鱼类通过将水分圈闭于鱼鳞中形成一种自洁式、拒油表层,这给了研究团队研发灵感,他们同时也受到山荷叶类植物(也叫骷髅花)的启发。

 

晴日下的骷髅花(a)和雨天下的骷髅花(b

空气中山荷叶花瓣为白色,但与水接触后就变为透明。这种变化并非是因为色素,而是花瓣中松散细胞结构引起的。在晴天,花瓣为空气-水交界性构造,会引起光线漫反射,所以花瓣颜色是白色,而在雨天水分进入花瓣,使花瓣变为水-水交界性构造,提高了光线透射率,花瓣就变为了透明。

陈及其研究团队使用飞秒激光烧蚀技术在一块石英玻璃表面制作了一个粗纳米结构。通过结合上述两种仿生技术,他们研制的表面材料在水中透明并且拒油。陈的学生永佳乐(音译)强调了这一圈水层表面材料的重要性,并希望“这种透明、拒油的材料未来能够用于水下拒油光学设备中。”

 

在玻璃上通过激光制作出鱼鳞和植物细胞的仿生结构

来自美国威斯康辛大学的纳米光学研究者刘何伟(音译)十分欣赏这一研究成果,称其为一个非常巧妙的注意。“这种透明拒油表面材料将使得研究者在设计和制造水下光学设备方面有更多选择,”他说道。劳伦斯国家实验室(Lawrence Berkeley National Lab)新型仿生材料科学家邓旭(音译)说,此项研究成果是“向发现拒油材料的简单、可靠制造方法迈出的重要一步”。

新材料在线编译整理——翻译:刘磊

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