飛蛾的翅膀——天然的吸音超材料

2020-11-25 科技工作者


左圖是姬透目天蠶蛾（上）和統帥青鳳蝶（下）的合成圖像，右圖是超聲波回聲的聲學圖像。可見蛾的翅膀比蝴蝶翅膀的回聲弱。


櫟枯葉蛾翅膀橫斷面的偽彩3D圖像，基鱗片為橙色，覆蓋鱗片為藍色和黃色。

英國布裡斯託大學的研究人員發現，在長達6500萬年的進化「軍備競賽」中，飛蛾的翅膀進化成了天然的超材料。它能夠在保持輕盈的同時吸收超聲波，從而躲避利用超聲波回聲定位的捕食者——蝙蝠。

這一發現將幫助材料科學家、聲學家和聲納工程師設計具有超深亞波長性能的仿生吸聲器。相關論文於當地時間11月23日在《美國國家科學院院刊》雜誌中發表。

值得注意的是，研究人員已經確定，這是第一種已知的天然超材料。傳統的超材料通常是指物理性能超過現有自然材料的人工複合材料。自然產生的超材料極其罕見，過去在聲學世界中從未被描述過。

今年早時，行為聲學和感覺生態專家Marc Holderied博士等曾報告，飛蛾進化出了1.5毫米厚的鱗片保護層作為多孔吸聲器，能夠吸收傳入聲音能量的85%來躲避蝙蝠捕食。然而，這種保護層會增加翅膀厚度，影響飛蛾的飛行能力。

在新研究中，研究小組發現，飛蛾翅膀上的鱗片保護層已經進化成了超薄「共振吸收器」，它的厚度比吸收聲波長度小100倍，這樣，飛蛾就可以在保持輕盈的同時，有效地躲避蝙蝠的回聲定位。

「最令人驚訝的是, 飛蛾翅膀的『共振器』可以吸收所有蝙蝠頻率，它們將調諧到不同頻率的多個諧振器組裝，形成一組吸收器，作為聲學超材料共同實現寬帶吸收。這種寬帶吸收對於超薄翅膀而言是很難實現的，因此特別引人注目，」首席研究員Holderied博士說，「根據這項研究，將來我們也許可以製造出更輕薄、用途更廣的吸音『牆紙』，並將其應用於家中及辦公室中。」

編譯：花花 審稿：西莫 責編：陳之涵

期刊來源：《美國國家科學院院刊》

期刊編號：0027-8424

原文連結：https://phys.org/news/2020-11-moths-evolutionary-arms-sophisticated-wing.html

中文內容僅供參考，一切內容以英文原版為準。轉載請註明來源。

相關焦點

  • 飛蛾翅膀竟是天然隱形聲學超材料
    據《美國國家科學院院刊》近日報導，英國研究人員發現了飛蛾翅膀的精確構造，正是這種構造使該物種能夠逃脫6500萬年前的「進化軍備競賽」中最麻煩的捕食者。更加引人注目的發現是，研究人員確定了首個已知的天然發生的聲學超材料。傳統上，超材料被描述為一種人造複合材料，該材料經過工程設計以顯示出超過自然界中可用的物理性能。天然存在的超材料非常稀少，在聲學領域從未有過描述。
  • 科學家發現飛蛾翅膀可作為天然隱形聲學超材料
    打開APP 科學家發現飛蛾翅膀可作為天然隱形聲學超材料 科技日報 發表於 2020-11-30 11:32:35 據《美國國家科學院院刊》近日報導，英國研究人員發現了飛蛾翅膀的精確構造，正是這種構造使該物種能夠逃脫6500萬年前的「進化軍備競賽」中最麻煩的捕食者。
  • 一雙天然吸聲的翅膀，讓飛蛾輕鬆躲過被吃的絕望
    可見蛾的翅膀比蝴蝶翅膀的回聲弱。英國布裡斯託大學的研究人員發現，在長達6500萬年的進化「軍備競賽」中，飛蛾的翅膀進化成了天然的超材料。它能夠在保持輕盈的同時吸收超聲波，從而躲避利用超聲波回聲定位的捕食者——蝙蝠。
  • 能成功躲避蝙蝠回聲探測,科學家首次發現:飛蛾翅膀竟是天然隱形...
    據《美國國家科學院院刊》近日報導，英國研究人員發現了飛蛾翅膀的精確構造，正是這種構造使該物種能夠逃脫6500萬年前的「進化軍備競賽」中最麻煩的捕食者。更加引人注目的發現是，研究人員確定了首個已知的天然發生的聲學超材料。傳統上，超材料被描述為一種人造複合材料，該材料經過工程設計以顯示出超過自然界中可用的物理性能。天然存在的超材料非常稀少，在聲學領域從未有過描述。
  • 飛蛾披著隱形聲學鬥篷躲避蝙蝠聲納
    飛蛾可以利用其聲學偽裝的翅膀躲避蝙蝠的聲納。它們進化出的隱身適應能力是由於它們的翼膜上附著了一系列的鱗片，這些鱗片可以吸收獵食蝙蝠發出的超聲波頻率，是自然界中首次發現的聲學超材料。英國布里斯托大學的一個團隊發現，蝙蝠發出的聲波擊中兩種飛蛾身上的叉形鱗片，會使它們彎曲和扭曲，消散能量。
  • 塑木材料吸音降噪,可應用多領域
    塑木材料作為已成體系的新型材料，最廣泛的應用是作為室外產品。但通過對塑木吸音材料進行新工藝的改進、新技術的研發以及新結構的運用，研發出更多的適合室內使用的產品，比如具有吸聲性能的地板、壁板、裝飾板、天花、門窗、家具、衛浴等系列產品。
  • 蝴蝶飛蛾翅膀形色確有基因「負責」
    科技日報北京6月3日電 （記者張夢然）英國《自然》雜誌近日發表了兩項獨立的遺傳學研究，共同驗證了一個負責蝴蝶和飛蛾翅膀上顏色和色彩圖案的基因該研究還發現，這個基因也決定了一些蝴蝶物種的天然色彩圖案變化。樺尺蠖在遺傳學和進化生物學中有著重要的研究意義，因為它是眾所周知的「工業黑化」案例——正是工業城市的興起讓樺尺蠖的顏色變暗了。在19世紀中葉之前人們見到的這種蛾，全部只是淺灰色的翅膀上散布著一些黑色斑點，但在之後完成工業化的城市及附近，黑蛾所佔的比例激增到近100%，在非工業化地區灰斑蛾仍然佔絕對優勢。
  • 四川樂山非遺"蝶翅畫"盼傳人:天然蝴蝶翅膀為材料
    「蝶翅畫」顧名思義，就是一種以天然蝴蝶翅膀為材料、純手工製作的一種工藝美術畫，它巧妙利用蝴蝶翅膀的自然形態和天然花紋，以及翅脈走向來展現活靈活現的圖案，是樂山市第一批非物質文化遺產。「蝶翅畫」具有特殊的質感和美感。
  • 室內體育館籃球館吸音隔音材料如何選擇與搭配吸聲體+木質吸音板
    體育館是一個比較複雜的場所，很多人會問到該用什麼吸音材料來控制並且降低室內的高頻並且有效的消除回音呢！體育館天花吊頂：通常是用一種空間吸聲體的吸音擴散材料。它能有效處理高低頻。籃球館頂部吸聲體牆體的吸音材料：木質吸音板、槽孔吸音板、槽木吸音板、布藝吸音板等。以上陳述的吸音板材料飾面跟基材可根據客戶要求來定做。
  • 泰拉瑞亞飛蛾掉落和打法詳解
    下面小編來介紹下泰拉瑞亞飛蛾打法攻略和掉落一覽，一起看看吧! 飛蛾 ID:205 類型：飛行敵人 AI類型：飛行 環境：叢林地下 傷害：70/140 生命值上限：1000/2000 防禦：28 擊退抗性：60/64% 免疫混亂、中毒和劇毒
  • 翅膀上長蛇頭的大飛蛾又來永春了……
    （網友提供的照片）大飛蛾通體呈黃褐色，翅膀頂端整個向外明顯突伸，非常引人注目。看到翅膀上兩個蛇頭沒有？簡直就是栩栩如生~從網友提供的照片上可以看出這隻大飛蛾足足有一支筆的長度之大。好奇的小編諮詢了專業人士。確認這是烏桕大蠶蛾是蛾不是蝶。
  • 飛蛾:有那麼多趣味知識可以言說
    本文轉載自【百度百科：物種說】,經作者授權轉載，如需轉載請與原文作者聯繫《自然》上發表了兩項獨立研究,共同驗證了一個影響蝴蝶和飛蛾翅膀顏色和色彩圖案的基因。這個基因和與之相關的一個突變,帶來了工業革命期間樺尺蠖顏色變暗的現象,研究還發現,這個基因也決定了一些蝴蝶物種的天然色彩圖案變化。
  • 皮質基因讓飛蛾變暗
    本周《自然》上發表了兩項獨立研究，共同驗證了一個影響蝴蝶和飛蛾翅膀顏色和色彩圖案的基因。
  • 巨型飛蛾自衛絕招:令天敵心驚膽戰
    目前，野生動物攝影師布萊恩-貝文拍攝一組阿特拉斯飛蛾照片，顯示這種美麗的飛蛾具有獨特偽裝性，翅膀非常類似於毒蛇頭部。阿特拉斯飛蛾的翅膀上點綴著圖案和斑點，翅膀尖頗似神秘的眼鏡蛇頭部，當它們遭受威脅，就會落到地面不停地扇動翅膀，易被掠食者認為具有攻擊性的毒蛇。
  • 這飛蛾有巴掌大?仔細一看,原來是用布製作的手工
    布藝螞蚱很少見，它是yumi嘗試性的作品，雖然精美，但是有點非主流的味道，這樣的手工作品，用到的材料和製作手法不止一種，各種顏色的布料被縫合在一起，為了營造出質感，還用到了刺繡，做工非常細緻。經過早期嘗試，yumi確定了自己的創作方向，就是像下面這樣的蛾子。
  • 還原昆蟲真實顏色 2億年前飛蛾長著金色翅膀
    蝴蝶扇動著五彩斑斕的翅膀，甲蟲在陽光下發著金屬的光澤……無論是在百科全書或是在博物館裡，我們常看到色彩豐富的配圖，展示出遠古時代昆蟲的風貌。不過，中國科學院南京古生物研究所研究員王博告訴記者，很遺憾，這些顏色都來自於藝術創作，因為那些穿越億萬年時光保存在化石裡的蝴蝶昆蟲，都只能呈現出黑白色。王博說，昆蟲、蝴蝶的顏色其實很複雜。
  • 好大的飛蛾(圖)
    飛蛾翅膀上的花紋像蛇頭。文／圖記者辛平實習生高波濤本報訊　近日，記者在西安市長安區香積寺村的馬女士家見到了一隻稀奇的飛蛾，這隻飛蛾足有巴掌大小，而且有美麗的花紋。　　馬女士說，7月19日早上，她在村口的一個木棚子的雨布上發現了這隻飛蛾。它全身呈棕黃色，飛蛾完全展開後在兩翅的翅尖處赫然有兩個像蛇頭一樣的東西，「蛇頭」呈藍色夾雜著黃灰，兩隻黑色「眼睛」炯炯有神，似在警惕地尋覓獵物。馬女士測量了一下，雙翅展開後最長處有12釐米多，而飛蛾的身體卻只有2釐米長。
  • 藍喉蜂虎的智慧:捕到飛蛾後先除掉其翅膀上有毒的鱗片再食用
    由於蜜蜂尾部具有螯針，藍喉蜂虎在電線撞擊蜜蜂的次數較多，時間較長；捕獲蜻蜓後， 通常經過幾次敲打後便吞食；捕獲蠅類之後被吞食的速度比較快，有時也會經過簡單的敲打再直接吞食；捕獲蛾類之後，通常敲打，甚至使其翅膀脫落，之後再吞食。可以看出藍喉蜂虎上非常有智慧的漂亮小鳥。有圖有真相，以捕食飛蛾為例，我帶你來看一看它們的智慧。
  • 《毛茸茸的飛蛾》八臂那吒-協助拍攝
    生物學家發現，飛蛾在由蛹變成幼蟲時，翅膀萎縮，十分柔軟;在破繭而出時，必須經過一番痛苦的掙扎，身體中的體液才能流到翅膀上去，翅膀才能堅韌有力，才能支持它在空中飛翔。毛茸茸的飛蛾【第1幅圖】此作品由貴陽攝影愛好者倪先生在著名的廊坊地區拍攝
  • 10大美麗而怪異的飛蛾
    飛蛾和蝴蝶都屬於鱗翅目。然而，蝴蝶通常受到最多的關注，大多數人認為飛蛾沉悶、沒有吸引力，事實並非如此。這裡有一些世界上最奇怪、美麗的飛蛾。No.7：皇蛾也被稱為阿特拉斯蛾，它擁有世界上所有蛾類中最大的翅膀。它的繭是如此之大，以至於在臺灣被用作口袋錢包，在墨西哥被用作腳踝上的撥弄物。就像月蛾一樣，它沒有嘴，只能活兩周，在這期間它唯一的目標就是交配。