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。
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。
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。
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。」
原創編譯：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
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