研究报告:受蝴蝶翅膀启发的能源和传感器应用进展

全球环境退化、健康恶化和能源减少的灾难性影响要求采取补救措施,以保护环境、保健干预措施和利用丰富的可再生能源。

因此,传感器和可再生能源利用系统已经成为解决现有挑战的有价值的解决方案。

然而,传统传感器和可再生能源利用系统的效率和性能有待提高。因此,目前的研究重点是提高这些系统的效率和性能。

几个世纪以来,大自然利用了大量进化的生物物种,它们的能量利用能力得到了提高,对外界刺激(包括温度、pH值、湿度和化学分子)的反应也增强了。

具体来说,蝴蝶翅膀因其鲜艳的色彩、独特的微/纳米结构、对刺激的敏感性和有效反应而获得了研究和美学上的普及。当昆虫爱好者惊叹于它们美丽的翅膀颜色和图案时,研究人员已经确定,这些鲜艳的颜色和翅膀的特性来自于在翼鳞中发现的结构和色素。

各种各样美丽色彩的翅膀促使研究人员对各种独特的翅膀结构进行分类。同样,研究人员也尝试在制造各种人造功能材料和系统,如传感器和能源利用应用中模拟机翼的特性。欧洲杯足球竞彩

在概述中发表国家科学评论欧洲杯线上买球中国上海交通大学金属基复合材料国家重点实验室的研究人员介绍了受蝴蝶翅膀启发的传感器和能源应用的最新研究进展。

在他们的综述中,张伟和同事强调了翼尺度发展的起源和随后形成的翼尺度结构。他们将翼鳞结构的总体外观描述为有三个不同的区域,即高度卷曲的上板,平坦而无特征的下板和两层称为小梁的柱状连接。

此外,作者还讨论了基于特定区域结构变化的最新机翼结构分类。这些翼鳞结构的变化影响了包括孔隙度、表面积和对刺激的反应在内的其他属性的翅膀颜色。

最近,研究人员研究了各种传感器和能量系统,目的是将自然物种的特性模拟成人造功能系统。这篇发表的综述集中在最近的研究进展,在传感器和能源系统的制作灵感来自蝴蝶翅膀。

利用蝴蝶翅膀的不同特性,已成功研制出热、医学和蒸汽传感器、防伪安全装置、光催化剂、光伏系统、摩擦电纳米发电机和储能系统。

相比之下,这些具有特色的系统在效率和性能上与其他自然物种启发的类似系统相比具有竞争力。

不幸的是,仍然需要更多的研究来实现自然特性在人造功能系统上的最佳复制。因此,作者认为光热成像技术在肿瘤治疗和管理中的应用范围应扩大到光热成像和治疗。

用于健康监测的医学传感器记录的良好性能和蝴蝶翅膀启发材料的光热能力将为终末期疾病的检测、成像、治疗和监测提供足够的机制。欧洲杯足球竞彩

类似地,受蝴蝶翅膀启发的光热材料可以在现代战争和欧洲杯足球竞彩科学研究技术的新兴隐身技术研究中获得兴趣,如火箭。最后,蝴蝶的翅膀展示了许多不同的特性,使它们能够有效地对外界刺激作出反应。

研究应该设想利用这些特性来制造具有多重响应和高效率的功能系统。这应该是在实现优化自然物种特性和满足全球能源短缺、环境退化和健康状况恶化的下一代应用方面的真正突破。

本研究得到了国家国际科技合作重点项目、国家自然科学基金、上海市科委和国家重点研发计划的资助。欧洲杯线上买球

来源:http://www.scichina.com/

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