军服从过去的单色发展到迷彩设计,再到如今的像素化迷彩,已经具备高度伪装功能。不过,美国科学家希望在5到10年内研发一种能够像变色龙一样随环境变化而改变颜色的布料,用于制作军服。
位于新墨西哥州的桑迪亚国家实验室证实,这种技术在理论上是可行的。首席研究员巴尚(George Bachand)表示,在实验室证明可以人工变色后,材料工程师就有机会研制出变色布料。巴尚已从事这一理论研究8年之久。
变色龙和一些鱼类能够随环境改变体色,这一现象长期令科学家着迷,激发了他们寻找人工变色方法的兴趣。变色鱼的皮肤中含有一种特殊细胞,能够利用马达蛋白(motor protein)来运输色素颗粒。当色素颗粒聚集或分散时,鱼表皮的颜色就会产生变化。
巴尚等人的研究正是利用马达蛋白来运输人造色素颗粒。当颗粒聚集时,颜色变深;当颗粒分散时,颜色变浅。变色鱼控制马达蛋白的机制非常复杂,而巴尚等人采用了一种更为简单的方法:他们将马达蛋白与一个金属原子捆绑在一起,通过控制金属原子来控制马达蛋白的移动。
这一过程类似于喷墨打印机的工作原理:虽然打印机只有红、黄、蓝三种颜料,但通过精确控制颜料墨滴的分布与密度,就能打印出五彩缤纷的图像。同理,通过控制不同颜色人造色素颗粒的聚集与分散,可以实现颜色的连续变化。
然而,巴尚指出,未来的变色布料不可能直接使用马达蛋白,因为蛋白质需要液体环境才能发挥作用,而穿在身上的衣服不可能一直保持湿润。他解释说,科学家必须开发一系列纳米级人造色素颗粒,才有可能制造出自动变色伪装的衣服。“你可以运用那三种基础颜色,按不同比例混合出各种色彩,就像打印机一样。问题在于如何控制不同颜色的色素颗粒,以呈现出你想要的色彩。”
巴尚表示,自动变色布料具有广泛的民事和军事应用前景。在理论上,变色布料不仅能够改变颜色,还可以改变透气性或温度。他期望未来有人能够根据这一理论,开发出能根据天气冷暖自动调节透气性的布料,制成冬暖夏凉的衣服。在军事领域,未来的军服除了能够适时改变透气性,还能持续变色以增强伪装效果,甚至在化学战时转变为不透气的防毒装束。
巴尚的相关研究成果已先后发表在《生物技术与生物工程》(Biotechnology and Bioengineering)和《先进材料》(Advanced Materials)等著名科学期刊上。