东部蓝鸲（北美画眉的一种）羽毛独特的微观结构激发了一种易于生产、可扩展且坚固的新型合成材料的创造，这种材料可用于电池和滤水器。

东部蓝鸲翅膀上醒目的亮蓝色是由于其羽毛上直径只有几百纳米的沟道网络。看到了这种网络结构作为一种可用材料的潜力，来自苏黎世联邦理工学院的一组研究人员试图在实验室中复制它。

研究人员使用透明硅橡胶作为起始材料，将其置于油性溶液中，并在加热到140°F（60°C）的烤箱中膨胀数天。然后将其冷却以降低液体的溶解度，并从油溶液中提取橡胶。

研究人员在显微镜下分析了这种材料，看看它的纳米结构在这个过程中是如何变化的，他们发现了类似于蓝鸟羽毛的网络结构。唯一真正的区别是所形成的沟渠的深度：在羽毛中，它们大约是200纳米，而在合成材料中，它们是800纳米。

据悉，在材料中形成新型网络结构的关键是相分离，即从单一均匀混合物中产生两个不同的相。就好比，当你在厨房里尝试把油和醋混合在一起做沙拉酱时，你可能会发现，这些液体在摇动时混合，但在摇动停止时分离。

该研究的主要作者Carla Fernández-Rico说：“我们能够以这样一种方式控制和选择条件，在相分离期间形成通道。我们已经成功地在两个阶段再次完全合并之前停止了这一程序。”

研究人员用该方法生产了几厘米大小的合成材料，并且可扩展。

“原则上，你可以使用任何尺寸的橡胶塑料，”Fernández-Rico说。“然而，你还需要相应的大容器和烤箱。”

研究人员表示，他们的新材料已经引起了物理界的兴趣。他们还说，这种材料有可能用于电池和滤水器。最新研究结果已于近期发表在了《自然材料》杂志上。

具体而言，对于水过滤器来说，当使用通道状结构时，表面与体积的比例是巨大的，可以更有效地去除污染物。如果表面积不足，固体将以高速撞击介质，导致过滤器表面膜或底层基质介质的过早降解。过滤面积不足也会增加通过系统的压降，导致更高的能耗。

电池电解质是电池内部的液体或糊状溶液，在阴极和阳极端之间传输带正电荷的离子。随着时间的推移，电池失去充电能力或失效的原因之一是离子与电解质发生反应，导致电极建立物理接触并损坏电池。

而新材料制成的固体电解质可以避免电极之间的物理接触，同时保证离子更好地通过电池。

“然而，该产品离上市还有很长的路要走，”Fernández-Rico表示。“虽然橡胶材料便宜且容易获得，但油相（不易溶于水的属于油相）相当昂贵。这里需要一种更便宜的材料。”

研究人员还计划改进这种材料，重点放在可持续性上。

Fernández-Rico说：“许多天然聚合物，如纤维素或几丁质，具有与我们工作中使用的橡胶相似的结构。”

编辑/范辉