Forskare utvecklar kamouflage inspirerad av blötdjur och zebrafiskar

Forskning kan bidra till skapandet av effektivare kamouflageanordningar och bildskärmar, samt för att kontrollera djurens temperatur

Skal

Vissa typer av blötdjur är de djur i bläckfiskklassen som bäst kamouflerar sig själva, enligt Roger Hanlon, vid Marine Biology Laboratory, som ligger i Woods Hole, Massachusetts, USA. Inspirerat av detta uttalande skapade forskare vid University of Bristol konstgjorda muskler och skinn (för att bättre förstå denna procedur, se videon nedan på engelska) som beter sig som samma organ som djur i denna klass av ryggradslösa djur.

Cephalopods har en så anmärkningsvärd kamouflage främst på grund av deras kromatoforer (röda, gula eller bruna pigmentceller, som styrs av muskler). Nerverna orsakar i sin tur muskelsammandragningar som reglerar storleken på dessa celler, vilket får djuren att variera sin hudfärg och skapa förändrade färgmönster. Papillerna, eller utsprången på huden, hjälper också till kamouflage genom att ändra hudens struktur, så att de kan blandas snabbare med ämnen som sand.

Tanken är att denna uppfinning kan användas för att skapa en "smart outfit", vilket ger användarna möjlighet att "försvinna" och kamouflerar sig själva i olika miljöer. För att reproducera i laboratoriet den snabba expansionen av muskler, som förekommer hos bläckfiskdjur, använde forskare högelastiska polymerer (dielektriska elastomerer), som var anslutna till en elektrisk krets. Dessa polymerer expanderar när en elektrisk ström appliceras och återgår till sin ursprungliga form när kretsen är stängd. Förstå denna process bättre genom att titta på videon nedan:

I en annan studie var källan till inspiration zebrafisken, en medlem av cyprinidfamiljen, som innehåller en liten mängd vätska med pigment i kroppen. När den aktiveras sprids pigmenten över hudens yta och sträcker sig som bläck. För att härma detta system använde forskarna mikroskopiska glasskivor som innehöll ett lager silikon och två pumpar tillverkade med elastiska elastomerer, som var anslutna till ett centralt system. Den ena pumpade en ogenomskinlig vit vätska, den andra en blandning av svart färg och vatten. Eftersom denna mekanism är baserad på vätska är den långsammare än bläckfiskmekanismen, som drivs av neurala impulser. Ändå kan den användas för att kontrollera materialtemperaturen. Till exempel,om vätskebehållaren ligger nära en persons hud eller en het motor kan den släppas ut på ytan av den konstgjorda huden för att överföra värme och kyla personen eller motorn.

Denna forskning kan orsaka långtgående effekter på metamaterialområdet (kännetecknat av att de har optiska egenskaper som inte finns i naturliga material), eftersom de skulle ha organiska molekyler istället för tungmetallpigmenten som finns i de vanliga materialen; i studier om sensornätverk; och i utformningen av skärmar som har fler olika färger och optiska alternativ än nuvarande skärmar.

Men som en av forskarna säger har hittills de första stegen tagits inom området optisk kamouflage. Jonathan Rossiter, ingenjörsprofessor i Bristol, England, förklarar att konstnärliga kromatoforer för närvarande har byggts med bara en färg, från ljusare till mörkare och vice versa. Från och med nu hoppas de skapa mer komplexa modeller med fler färgalternativ.

Förstå mer om djurens undersökning och beteende genom att titta på videon nedan (på engelska).


Original text