蛇的热视觉刺激软热释电材料

耿琴艺
导读 将热量转化为电能是一种被认为只为坚硬材料(如晶体)保留的属性。然而,受蛇的红外(IR)视觉的启发,研究人员开发了一种将柔软转化为热量再转

将热量转化为电能是一种被认为只为坚硬材料(如晶体)保留的属性。然而,受蛇的红外(IR)视觉的启发,研究人员开发了一种将柔软转化为热量再转化为电能的数学模型,这种属性被认为只保留给坚硬的材料,如晶体。然而,受蛇的红外(IR)视觉的启发,研究人员开发了一种数学模型,用于将柔软的有机结构转化为所谓的“热电”材料。这项研究发表在10月21日的《物质》杂志上,证明了柔软和柔软的物质可以转化为热释电材料,有可能解开长期以来围绕蛇的红外视觉机制的谜团。

当一种材料可以将热量转化为电脉冲时,它就被称为“热电”,这种现象通常只存在于坚硬且不可弯曲的材料中。尽管具有天然柔软的解剖结构,但红外感应蛇如何实现这种热电转换仍然是个谜。

医学博士安德森教授和休斯顿大学机械工程系主任帕拉德普夏尔马说,“人们认为如果他们的坑器官中存在硬热电物质,我们就可以解释蛇的红外感应,但没有人能找到它。”“因此,我们想知道我们是否正在试图使这些软材料具有热电性质。也许大自然也在做同样的事情。”

蝮蛇和其他蛇,就像掠食者系列中的外星人一样,以热感应而闻名。事实上,蛇的红外视觉是如此敏锐,“如果有动物在黑暗中出现,哪怕是40厘米开外的半秒钟,蛇都能察觉。”

这种能力是通过一种称为“窝器官”的结构实现的,窝器官是蛇鼻孔附近的一个中空的腔室,包含一层薄而软的膜。“基坑的器官在将热量处理成可检测的信号方面起着重要作用,”夏二说。“然而,等式中缺少的部分是窝器官膜中的神经元细胞如何将热信号转化为电来产生信号。”

受坑器官膜生理学的启发,夏尔马和他的团队构建了一个数学模型,来解释如何在柔软的有机材料中将热转化为电。“我们的解决方案似乎很简单,”夏尔马说。“除了更先进的设计元素之外,制造热电软材料所需要的只是将静态和稳定的电荷嵌入材料中,并确保它们不会泄漏。然后,要保证材料足够柔软,这样它的形状和尺寸才会有很大的变形,而且对温度很敏感。如果我们这样做,它们就会起到热电作用,这是我们已经在模型中证明的事实。我们相信这就是大自然所使用的,因为这个过程非常简单和强大。”

响尾蛇的窝状器官。

使用软材料的实验室实验已经开始验证这一模型,尽管还需要进一步的研究来确认这种提出的机制是否发生在蛇的凹坑器官膜的神经元细胞中。早期的工作表明位于膜神经元的TRPA1蛋白通道起着重要的作用。然而,这些通道和本文提出的机制之间的关系仍然不清楚。

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