憑借飛蛾的翅膀研發(fā)

Holderied博士補(bǔ)充說(shuō)：“諾言是我們家庭和辦公室使用的更薄的吸聲器之一，我們將越來(lái)越接近功能更廣泛，可接受的吸聲器”墻紙”，而不是笨重的吸聲器面板。”

這項(xiàng)-新的研究以該團(tuán)隊(duì)在單個(gè)刻度的聲力學(xué)上的早期工作為基礎(chǔ)，并顯示了如何通過(guò)更薄的機(jī)翼結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)更傳統(tǒng)的蛾體上的鱗片吸聲，從而為整個(gè)生物體提供聲學(xué)保護(hù)。

飛蛾的翅膀超薄，*吸收力且經(jīng)過(guò)特別設(shè)計(jì)，可降低人們的注意力，它可以成為開(kāi)發(fā)在嘈雜世界中生存的技術(shù)解決方案的關(guān)鍵。正如今天在PNAS上發(fā)表的一項(xiàng)新研究中所揭示的那樣，布里斯托大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了飛蛾翅膀的精-確構(gòu)造，這使該物種能夠逃避6500萬(wàn)年前的進(jìn)化軍備競(jìng)賽中麻煩的捕食者。

布里斯托爾生物科學(xué)學(xué)院的研究小組使用一系列分析技術(shù)，包括機(jī)載橫截面成像，聲學(xué)力學(xué)和折光儀，發(fā)現(xiàn)飛蛾翅膀上的非常薄的鱗片層已經(jīng)演化出非凡的超聲吸收特性，可提供隱形的聲學(xué)偽裝。反對(duì)蝙蝠回聲定位。

使該團(tuán)隊(duì)的發(fā)現(xiàn)更加引人注目的是，他們確定了第-一個(gè)已知的自然發(fā)生的聲音超材料。傳統(tǒng)上，超材料描述了一種人造復(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(zhuān)家Marc Holderied博士及其合作研究人員報(bào)告說(shuō)，聾蛾如何在其身上進(jìn)化出超聲波吸收鱗片，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毫米深的防護(hù)屏障，該屏障可以用作多孔吸聲材料。但是，這種保護(hù)性屏障不能在機(jī)翼上起作用，因?yàn)闄C(jī)翼的厚度增加會(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，它們比作用在其上的聲音的波長(zhǎng)小得多，從而使其比傳統(tǒng)構(gòu)造的吸聲器薄得多。

在這項(xiàng)-新研究中，由共同第-一作者Thomas Neil博士和Shenzhiyuan Shen博士領(lǐng)導(dǎo)的Bristol小組發(fā)現(xiàn)，飛蛾進(jìn)一步邁出了挽救生命的一步，制造出了一種共振吸收器，其厚度比吸塵器的波長(zhǎng)薄100倍。它吸收聲音，從而使昆蟲(chóng)保持輕盈，同時(shí)減少蝙蝠探測(cè)飛行中翅膀回聲的可能性。

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，研究小組發(fā)現(xiàn)，飛蛾的翅膀已經(jīng)進(jìn)化成為一種共振吸收器，可以有效地防止蝙蝠回聲定位。這一發(fā)現(xiàn)可能會(huì)大大促進(jìn)材料科學(xué)家，聲學(xué)家和聲納工程師在設(shè)計(jì)具有出色的深亞波長(zhǎng)性能的生物啟發(fā)吸聲器方面的努力。

“令人驚訝的是，蛾翼還通過(guò)增加另一個(gè)驚人的功能，發(fā)展了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，它們通過(guò)作用共同產(chǎn)生寬帶吸收作為自然界中第-一個(gè)已知的聲音超材料”，首-席研究員Holderied博士說(shuō)。“這種飛蛾翅膀的超薄結(jié)構(gòu)很難實(shí)現(xiàn)寬帶吸收，這就是它如此出色的原因。”

這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了目前用于在使用大而厚的材料的辦公室環(huán)境中吸收聲音的傳統(tǒng)多孔吸收器所能達(dá)到的極限。