蝴蝶一直是一種迷人的生物，特別是它們身上那些令人眼花繚亂的顏色，即使最博學(xué)的科學(xué)家也想知道大自然是如何創(chuàng)造出這些寶石般的色調(diào)。令人欣慰的是，最近英國(guó)薩里大學(xué)的研究人員不僅弄清楚了這樣的顏色是如何產(chǎn)生的，而且還能將其復(fù)制出來(lái)。

據(jù)了解，由Marian Florescu博士領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)結(jié)構(gòu)光子材料中的光子帶隙進(jìn)行了研究。換句話說(shuō)，他們研究了什么使得某些材料能阻擋某些波長(zhǎng)。研究期間，他們發(fā)現(xiàn)天然材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)直接影響著自身對(duì)光的擴(kuò)散吸收、反射和透射能力。

具體來(lái)說(shuō)，研究人員發(fā)現(xiàn)了波長(zhǎng)尺度下天然材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)的均勻性與材料本身阻擋某些波長(zhǎng)的能力之間的關(guān)系。隨后他們開(kāi)發(fā)了一種數(shù)學(xué)方法來(lái)確定哪種類(lèi)型的光子結(jié)構(gòu)能最有效地控制光的傳播。

此時(shí)蝴蝶就開(kāi)始派上用場(chǎng)。在測(cè)試他們的理論時(shí)，研究人員開(kāi)發(fā)了一種前所未有的無(wú)固定形狀的、帶有帶隙的螺旋二十四面體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與某些蝴蝶翅膀（特別是大灰蝶的翅膀）的結(jié)構(gòu)非常相似。通過(guò)使用一臺(tái)3D陶瓷打印機(jī)，研究人員再現(xiàn)了這一結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出有史以來(lái)第一款3D打印氧化鋁光子帶隙材料。

無(wú)固定形狀的3D打印陶瓷螺旋二十四面體

但這并不是簡(jiǎn)單地復(fù)制蝴蝶的色彩。像天然的蝴蝶翅膀一樣，研究人員在實(shí)驗(yàn)室里創(chuàng)建的結(jié)構(gòu)可以吸收和反射光、聲音和熱波，這意味著這種結(jié)構(gòu)可用來(lái)開(kāi)發(fā)新的節(jié)能材料，如散熱窗膜、油漆，這些材料能提高建筑和車(chē)輛的能量效率。

目前，薩里大學(xué)已為該技術(shù)提交了英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)，同時(shí)也正在申請(qǐng)國(guó)際專(zhuān)利。此外，薩里大學(xué)正計(jì)劃與Etaphase公司合作來(lái)商業(yè)化一款新的、更緊湊和更節(jié)能的結(jié)構(gòu)材料。