Цифохил
Cyphochilus — род жуков , с необычайно яркими белыми чешуйками покрывающими весь экзоскелет . Cyphochilus обитают в Юго-Восточной Азии . [ 1 ]
Этимология
[ редактировать ]Вероятно, та же этимология, что и у бывшей орхидеи Cyphochilus : от греческого kyphos, означающего «согнутый», и cheilos, означающего «губа», из-за загнутой губы. [ 2 ]
Внешняя морфология
[ редактировать ]Белизна чешуек вызвана тонкой неупорядоченной фотонной структурой (≈7 мкм), которая рассеивает свет всех длин волн с одинаковой эффективностью, что приводит к белой окраске. Это особенно интересно, поскольку экзоскелет жука под чешуей черный, а это означает, что события рассеяния должны быть очень эффективными, чтобы достичь такой высокой непрозрачности. [ 3 ]
Белые чешуйки состоят из склеротина , модифицированной формы полимера хитина , и они белее бумаги или любого искусственного материала, произведенного по состоянию на 2022 год. То есть их средняя длина свободного пробега при рассеянии короче, чем у любого природного материала, благодаря анизотропии в пространственная архитектура волокон, обеспечивающая высокую эффективность упаковки и предотвращающая оптическое скопление. [ 4 ]
Экология
[ редактировать ]Считается, что жуки приобрели белую окраску, чтобы маскироваться среди белых грибов . Толщина хитиновых нитей составляет всего несколько микрометров — намного тоньше, чем очень тонкий лист бумаги. Элементы плотно упакованы, [ 5 ] эффективно рассеивают свет, но при этом способны сохранять некоторый беспорядок в своей форме. [ 6 ] Было показано, как эта стратегия эволюционно оптимизируется для получения яркой белизны, несмотря на низкий показатель преломления склеротина . [ 7 ]
Вдохновленные материалы
[ редактировать ]Ученые использовали топологию случайной сети для изготовления материалов с сопоставимыми характеристиками для применения в качестве ультрабелых красок и покрытий. Например, в 2018 г. Сюрик и др. разработали биоинспирированный материал на основе ПММА , который эффективно рассеивает свет, является гибким и переключаемым по внешнему виду. [ 8 ]
Другой недавний пример — использование нанофибрилл целлюлозы для изготовления ультрабелой бумаги для косметики и покрытий. [ 9 ] Или керамическая плитка. [ 10 ]
В 2023 году прочная глинозема керамика на основе на основе Cyphochilus достигла рекордного уровня отражения солнечной энергии 99,6%, а также инфракрасного теплового излучения 96,5%. Он переносит ультрафиолет, увеличивает испарение воды и выдерживает температуру более 1000 °C. [ 11 ]
Наконец, исследователи также говорят, что этот материал можно легко производить массово, используя обычные материалы, такие как оксид алюминия, и двухэтапный процесс инверсии фаз и спекания. И если для некоторых домов белый слишком скучен, материал, очевидно, можно изготовить в других цветах и узорах, добавив дополнительные слои.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Белый жук ослепляет ученых» . Новости Би-би-си . 18 января 2007 г.
- ^ Общество орхидей Гонолулу и Тихоокеанское общество орхидей (1975). «На Окика О Гавайи» . На Окика О Гавайи = Журнал Гавайских орхидей . Общество орхидей Гонолулу и Тихоокеанское общество орхидей: 22. ISSN 0099-8745 .
- ^ П. Вукусич, Б. Халлам и Дж. Нойес (2007). «Блестящая белизна в ультратонких чешуйках жука». Наука . 315 (5810): 348. Бибкод : 2007Sci...315..348V . дои : 10.1126/science.1134666 . ПМИД 17234940 . S2CID 9813819 .
- ^ Бурреси, Маттео; Кортезе, Лоренцо; Паттелли, Лоренцо; Колле, Матиас; Вукусич, Питер; Виерсма, Дидерик С.; Штайнер, Ульрих; Виньолини, Сильвия (15 августа 2014 г.). «Ярко-белые чешуйки жука оптимизируют многократное рассеяние света» . Научные отчеты . 4 (1): 6075. Бибкод : 2014NatSR...4E6075B . дои : 10.1038/srep06075 . ПМК 4133710 . ПМИД 25123449 .
- ^ Кортезе, Лоренцо; Паттелли, Лоренцо; Утель, Франческо; Виньолини, Сильвия; Бурреси, Маттео; Виерсма, Дидерик С. (октябрь 2015 г.). «Анизотропный перенос света в чешуе белого жука» . Передовые оптические материалы . 3 (10): 1337–1341. дои : 10.1002/adom.201500173 . hdl : 11696/65192 .
- ^ Эспуч, Мария Даси (16 августа 2014 г.). «Белизна жуков понятна» . Новости Би-би-си .
- ^ Уилтс, Бодо Д.; Шэн, Сяоюань; Холлер, Мирко; Диас, Ана; Гизар-Сикайрос, Мануэль; Раабе, Йорг; Хоппе, Роберт; Лю, Шу-Хао; Лэнгфорд, Ричард; Онелли, Олимпия Д.; Чен, Дую; Торквато, Сальваторе; Штайнер, Ульрих; Шрер, Кристиан Г.; Виньолини, Сильвия; Сепе, Алессандро (22 июня 2017 г.). «Эволюционно оптимизированная структура фотонной сети в чешуйках крыльев белого жука» . Продвинутые материалы . 30 (19): 1702057. doi : 10.1002/adma.201702057 . ПМИД 28640543 .
- ^ Сюрик, Юлия; Джакуччи, Джанни; Онелли, Олимпия Д.; Холшер, Хендрик; Виньолини, Сильвия (22 февраля 2018 г.). «Биологические сети сильного рассеяния посредством разделения фаз полимера» . Передовые функциональные материалы . 28 (24): 1706901. doi : 10.1002/adfm.201706901 .
- ^ Тойвонен, Матти С.; Онелли, Олимпия Д.; Джакуччи, Джанни; Ловикка, Виллы; Рохас, Орландо Дж.; Иккала, Олли; Виньолини, Сильвия (13 марта 2018 г.). «Аномальная яркость, обусловленная диффузией, в мембранах нанофибрилл белой целлюлозы» . Продвинутые материалы . 30 (16): 1704050. doi : 10.1002/adma.201704050 . ПМИД 29532967 .
- ^ Линь Кайсинь, Эдвин Цо Чи-ян; Чен Сиру (10 ноября 2023 г.). «Новая охлаждающая керамика может повысить энергоэффективность в строительном секторе и помочь в борьбе с глобальным потеплением — исследование CityU» (пресс-релиз). Университет CityU Гонконга.
- ^ Ирвинг, Майкл (13 ноября 2023 г.). «Ультрабелая керамика охлаждает здания с рекордно высоким коэффициентом отражения 99,6%» . Новый Атлас . Проверено 13 ноября 2023 г.