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   2008年4月18日 星期 放大 缩小 默认

模仿独角仙 智能材料能测湿度变化

丽娜

  ■ 正在打斗的雄性独角仙

  独角仙是一种昆虫,可称为世界上最强壮的动物,虽然它个头很小,却能够搬动自己体重850倍的物体。它的神秘之处不仅于此,科学家一直对于它的外壳变色功能颇感兴趣。目前,比利时的一项最新研究揭示了独角仙奇特的外壳变色特性,并将利用这一特性设计可有效探测湿度变化的新型“智能材料”。

  独角仙是一种不同寻常的昆虫,它的外壳坚硬无比。此外,它还有变色特性,随着外界空气变潮湿,其外壳的颜色由绿色变成黑色。来自比利时纳米尔大学的研究人员通过最新的扫描电子显微镜成像技术来研究独角仙外壳颜色变化特性,并用分光光度计分析外壳结构如何与光线发生交互影响。

  光线照射干扰条件下,独角仙外壳会形成绿色,但水渗透外壳的多孔层会阻碍光线干扰,导致外壳变成黑色。至于为什么这种昆虫的外壳会改变颜色,仍是一个未解谜团。一些研究人员猜测这是一种保护措施,在夜晚雨林中湿度变大,独角仙为避免不被掠食动物发现外壳也会变成黑色。其他人则认为,随着夜晚湿度变大,外壳变成黑色是为了使独角仙的身体暖和。

  这项独角仙生物形态学研究中采用了电子成像扫描技术,这是近年来为了进行更为精确深入分析所使用的新型技术,它能够帮助科学家对微型结构建立三维图像。负责此项研究的纳米尔大学研究员玛丽·拉萨特说,“独角仙所呈现的外壳结构特征将成为未来一种‘智能材料’的重要特性,科学家可以依据这种特征研制作为湿度探测器的新型材料,它可用于在食品加工厂监控湿气指数。”

  另外,科学家为了设计开发轻量型仿生复合材料,还研究了独角仙成虫前翅的结构,得到了甲虫前翅及其小柱结构的简易模型。观察结果表明:独角仙前翅为具有以小柱为中空层的夹芯层状三合板结构,这种结构为一种轻量型的复合材料板材;小柱中的纤维通过大于90°弯曲与上层及下层中的纤维连续相连接,这种结构对层状纤维强化的复合材料可以极其有效地提高层间的抗剥离性能。 丽娜

  独角仙

  独角仙又称双叉犀金龟,体大而威武。不包括头上的犄角,其体长就达35~60毫米,体宽18~38毫米,呈长椭圆形,脊面十分隆拱。体色为栗褐到深棕褐色。雌雄异型:雄虫头顶和前胸背板中央都生有末端双分叉的角突,背面比较滑亮。雌虫体型略小,头胸上均无角突,但头面中央隆起。

  独角仙分布十分广泛,除了极干旱地域,我国大部分地区都能发现其踪迹。在林业发达、树木茂盛的地区尤为常见。独角仙一年繁育一代,成虫通常在每年6~8月出现,多为夜出昼伏,有一定趋光性,主要以树木伤口处的汁液,或熟透的水果为食,对作物林木基本不造成危害。

  独角仙的幼虫以朽木、腐烂植物质为食,不危害作物和林木。这些幼虫多栖居于树木的朽心、锯末木屑堆、肥料堆和垃圾堆,乃至草房的屋顶间。成熟幼虫体躯甚大,乳白色,约有鸡蛋大小,通常弯曲呈“C”形。幼虫在土中化蛹。

  中医还可将其入药,中药名独角螂虫,有镇惊、破瘀止痛、攻毒及通便等功能。


    

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