用烏賊偽裝原理制作的布料

文/席東杰

頭足類動物——諸如章魚、魷魚和墨魚都是擅長偽裝的專家。它們可在幾秒鐘內與周圍環境融為一體，且很少有科學家重現其偽裝能力。不過，最近美國東北大學生化專業副教授的研究使人們進一步了解了這種偽裝材料的作用，并試圖廣泛應用于紡織服裝領域。

頭足類動物體內的色素細胞器官可在皮膚表面生出數百個多色斑點，正是這些斑點引起頭足類動物皮膚顏色快速變化。這位教授的團隊在《先進光學材料》期刊上發表的論文中提及他們設法提取這些色素細胞器官中的色素粒，以便更好理解其在動物顏色變化中的作用。研究人員發現這些顆粒具有卓越的光學性能，且用其制造出的薄膜和纖維可用于偽裝性紡織品、軟性顯示器和未來的變色設備上。

色素細胞按色調可分為紅色細胞、黃色細胞、棕色細胞和橙色細胞。這些細胞恰似人類皮膚上的色素斑點。但在頭足類動物體上，這些斑點會在幾分之一秒內出現，消失，從而可不斷改變膚色。在色素細胞的下層是反射區，它充當著反射鏡面的作用。反射層上的器官會一起反射掉可見光顏色。

通過從烏賊體內提取單顆色素粒，他們發現這類色素粒可廣泛應用于靜態材料中。一顆色素粒的尺寸僅為500納米，是人發直徑的1/150。該團隊對色素粒進行分層和重組，發現可產生廣闊的彩色面。

事實上，這些色素粒是一種強大的工具，可研發色彩豐富的超薄薄膜。該團隊還發現這些色素顆粒可分散可見光和紅外光，可增強其亮度和光吸收力，并影響最終顏色的感知度。科學家設計出一個包含鏡面的系統后，他們將進出顆粒的散射光屏蔽掉，該系統便呈現出烏賊體內天生的器官布局，進一步增強顏色的感知度。該系統可應用到太陽能電池等功能性材料上，以增強對太陽光線的吸收能力。

從科學和技術工程的角度來看，理解散射光影響顏色感知的原理是非常重要的，該研究成果是生物光學領域令人興奮的新進展。美國陸軍部士兵裝備研發工程中心合作人員認為，這種對光學和物理學知識的巧妙運用使人們理解了生物系統的運作過程。

研究人員從烏賊的色素粒中提取纖維線軸，并繼續探索這種材料的用途。這種纖維看起來非常有意思，不難想象，作為織物來做衣服或其他藝術品的效果十分看好。或許最激動人心的應用是靈活的可穿戴式電子產品和能夠自動變色的紡織品。美國陸軍裝備部認為，這項研究可為士兵生產新型的隱形裝備。

10多年來，美國科學家和工程師一直試圖復制海洋動物變色的過程，并制作出能夠像頭足類動物一樣進行顏色匹配、顏色變化和顏色偽裝的裝備，但其中許多裝置變色的速度遠遠不及頭足類動物。由于某種原因，頭足類動物已進化到具有天然特性的色素粒，而如今人類正試圖逐漸揭示這個原因，但要真正找到與其一樣的變色速度和仿真效果還任重道遠。