東部藍(lán)鴝（北美畫眉的一種）羽毛獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)激發(fā)了一種易于生產(chǎn)、可擴(kuò)展且堅(jiān)固的新型合成材料的創(chuàng)造，這種材料可用于電池和濾水器。

　　東部藍(lán)鴝翅膀上醒目的亮藍(lán)色是由于其羽毛上直徑只有幾百納米的溝道網(wǎng)絡(luò)。看到了這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為一種可用材料的潛力，來自蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的一組研究人員試圖在實(shí)驗(yàn)室中復(fù)制它。

　　研究人員使用透明硅橡膠作為起始材料，將其置于油性溶液中，并在加熱到140°F（60°C）的烤箱中膨脹數(shù)天。然后將其冷卻以降低液體的溶解度，并從油溶液中提取橡膠。

　　研究人員在顯微鏡下分析了這種材料，看看它的納米結(jié)構(gòu)在這個(gè)過程中是如何變化的，他們發(fā)現(xiàn)了類似于藍(lán)鳥羽毛的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。唯一真正的區(qū)別是所形成的溝渠的深度：在羽毛中，它們大約是200納米，而在合成材料中，它們是800納米。

　　據(jù)悉，在材料中形成新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是相分離，即從單一均勻混合物中產(chǎn)生兩個(gè)不同的相。就好比，當(dāng)你在廚房里嘗試把油和醋混合在一起做沙拉醬時(shí)，你可能會發(fā)現(xiàn)，這些液體在搖動時(shí)混合，但在搖動停止時(shí)分離。

　　該研究的主要作者Carla Fernández-Rico說：“我們能夠以這樣一種方式控制和選擇條件，在相分離期間形成通道。我們已經(jīng)成功地在兩個(gè)階段再次完全合并之前停止了這一程序。”

　　研究人員用該方法生產(chǎn)了幾厘米大小的合成材料，并且可擴(kuò)展。

　　“原則上，你可以使用任何尺寸的橡膠塑料，”Fernández-Rico說。“然而，你還需要相應(yīng)的大容器和烤箱。”

　　研究人員表示，他們的新材料已經(jīng)引起了物理界的興趣。他們還說，這種材料有可能用于電池和濾水器。最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《自然材料》雜志上。

　　具體而言，對于水過濾器來說，當(dāng)使用通道狀結(jié)構(gòu)時(shí)，表面與體積的比例是巨大的，可以更有效地去除污染物。如果表面積不足，固體將以高速撞擊介質(zhì)，導(dǎo)致過濾器表面膜或底層基質(zhì)介質(zhì)的過早降解。過濾面積不足也會增加通過系統(tǒng)的壓降，導(dǎo)致更高的能耗。

　　電池電解質(zhì)是電池內(nèi)部的液體或糊狀溶液，在陰極和陽極端之間傳輸帶正電荷的離子。隨著時(shí)間的推移，電池失去充電能力或失效的原因之一是離子與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致電極建立物理接觸并損壞電池。

　　而新材料制成的固體電解質(zhì)可以避免電極之間的物理接觸，同時(shí)保證離子更好地通過電池。

　　“然而，該產(chǎn)品離上市還有很長的路要走，”Fernández-Rico表示。“雖然橡膠材料便宜且容易獲得，但油相（不易溶于水的屬于油相）相當(dāng)昂貴。這里需要一種更便宜的材料。”

　　研究人員還計(jì)劃改進(jìn)這種材料，重點(diǎn)放在可持續(xù)性上。

　　Fernández-Rico說：“許多天然聚合物，如纖維素或幾丁質(zhì)，具有與我們工作中使用的橡膠相似的結(jié)構(gòu)。”