外來甲蟲為新型冷卻材料制造帶來啟發

一種能夠在地球上一些最熱的地方調節體溫的甲蟲是一項新研究的核心，對以環境友好的方式冷卻從建筑物到電子設備的所有東西具有重大的潛在影響。德克薩斯大學奧斯汀分校科克雷爾工程學院的研究人員與來自上海交通大學和瑞典KTH皇家理工學院的團隊合作，發現并成功利用了一種長角甲蟲的降溫原理，這種甲蟲能夠冷卻其身體，足以在東南亞的火山地區生存。

他們利用這些信息，以長角甲蟲的翅膀結構為基礎，使用普通的柔性材料制造了一種光子薄膜，這些材料機械強度高，可以大規模制造。這種薄膜是被動冷卻的，這意味著它不會像我們用來降低汽車和建筑物溫度的系統那樣需要在過程中為其提供能量。研究小組發現，其薄膜將陽光直射下的物品溫度降低了5.1攝氏度，超過了9華氏度。

這種薄膜用來作為物體頂部的涂層可以有廣泛的用途。它可以被放在辦公室和公寓樓的窗戶上，以反射陽光并降低能源費用。它可以保護太陽能電池板不因持續的陽光照射而退化。它可以被包裹在汽車周圍，使汽車在停放時保持涼爽。而且，它可以成為新型冷卻織物、成為可穿戴設備和個人電子產品的關鍵成分。

美國能源信息管理局預測，到2050年，空調消費將大幅躍升——住宅增長59%，商業使用增長17%。隨著對更多冷卻需求的上升，對一種不消耗大量能源或對環境造成壓力的新解決方案的必要性也在上升。

長角甲蟲的冷卻能力實際上在以前就已經為人所知，但是什么讓它在調節溫度方面如此有效，仍然是個謎。研究小組發現，它翅膀上的三角形“絨毛”發揮了重要作用，在反射陽光的同時，也幫助排出體內的熱量。

這項研究的重點是甲蟲的一個特定物種，Neocerambyx Gigas。它可以在泰國和印度尼西亞的活火山附近的炙熱氣候中生存，那里的夏季溫度經常高達40攝氏度（105華氏度），地面溫度高達70攝氏度（158華氏度）。當天氣變熱時，甲蟲會保持靜止，停止覓食，以避免因運動而吸收任何多余的熱量。

該團隊創建的薄膜由PDMS制成，這是一種靈活的、廣泛使用的聚合物，同時還有一些高通量的陶瓷顆粒。

很多時候，由于成本偏高和嚴格的制造要求，模仿生物學在更大范圍內是行不通的。展望未來，研究小組正在努力進一步優化大規模生產的制造工藝。他們還將在幾個領域尋求商業化機會，包括節能建筑、水冷卻系統、熱織物、沙漠露水收集裝置和發電廠的補充冷卻系統。