中国の研究チームが、ヤモリ、ガラスガエル、アゴヒゲトカゲの特徴を組み合わせた透明マントの素材を開発した。
ガラスガエルは、この研究の着想の源となった3種類の動物のうちの1つです。写真：iStock
中国の研究者らは、ギリシャ神話のキメラ怪物にヒントを得て、ヤモリ、ガラスガエル、アゴヒゲトカゲという3種の冷血動物の特徴を組み合わせ、透明マントを実現できる可能性のあるハイブリッド素材を開発したと、タイムズ・オブ・インディアが1月30日に報じた。吉林大学と清華大学の研究チームは、マイクロ波、可視光線、赤外線スペクトルでは検知できない、各動物独自の自然な生存戦略に基づいて試作品を設計したという。
1月30日に米国科学アカデミー紀要（Proceedings of the National Academy of Sciences）に掲載された研究論文で、研究者らは、様々な地形への適応性の欠如という現在のカモフラージュ問題に対し、バイオエンジニアリングに基づくアプローチを採用したと述べた。「我々の研究は、カモフラージュ技術を限定的な地形から多様な地形へと進化させ、次世代の電磁気学への大きな一歩となる」と研究チームは述べている。
この研究は、近年急速に進歩したメタマテリアルと合成繊維を基盤としており、独自の電磁波制御機能を有し、ステルス技術への応用がますます広がっています。メタマテリアルは表面構造を精密に制御することで、特殊な方法で電磁波を反射し、物体をレーダーに映らなくすることができます。しかし、その本来の機能は特定の環境下でのカモフラージュに限られています。
中国の科学者たちは、可視光線と赤外線を透過せず、多様なスペクトルや地形条件に適応できるメタマテリアルの開発に取り組んでいる。彼らはこのメタマテリアルを、ヤモリのような色の変化、ガラスガエルのような透明性、そしてアゴヒゲトカゲのような体温調節機能を兼ね備えた、3種類の異なる動物から作られた怪物にちなんで「キメラ」と名付けた。
吉林大学の主任研究者、徐兆華氏は、当初のインスピレーションは、体色や肌の色を変える能力で知られるトカゲの一種、ヤモリだったと明かした。キメラ・メタマテリアルは、マイクロ波の反射率を調整することでヤモリを模倣し、水中から草原まで、様々な風景に溶け込む。キメラのデザインは、中南米の熱帯雨林に生息するガラスガエルからも影響を受けている。ガラスガエルは睡眠中に血液の大部分を肝臓に蓄え、体を透明にしている。研究者たちは、キメラの回路をPETプラスチックと石英ガラスの層の間に挿入することで、ガラスガエルの自然なステルス特性と同等の光学透明性を実現した。
研究チームは、メタマテリアルの表面回路に電力を供給するために使われる電気から発生する熱を隠すという課題に直面しました。この熱は赤外線検出器に映ってしまう可能性があります。この問題を解決するために、科学者たちはオーストラリアのアゴヒゲトカゲに着目しました。この爬虫類は、体温を調節するために背中の色を変えます。体温を下げたい時は淡い黄色、体温を保ちたい時は濃い茶色になります。
研究チームは機械制御設計を用いて、キメラの温度勾配を3.1℃まで低減しました。これは、様々な地形において熱画像技術では検知できないレベルです。アゴヒゲトカゲが自然環境に反応する様子を模倣することで、キメラのメタマテリアルは遠隔熱検知器による検知の可能性を低減します。
研究論文によると、キメラメタマテリアルのプロトタイプは、プラスチックのパターン形成、金属メッシュ、そして最後に手作業による組み立てという5段階のプロセスを経て開発され、多波長域における不可視性を実現した。研究チームによると、この新技術の潜在的な用途は、軍事利用から野生生物保護まで多岐にわたる。軍事分野では、キメラは兵士や物体がカメラ、赤外線検出器、光学機器による検出を回避しながら、多様な環境に溶け込むことを可能にするという重要な利点をもたらす可能性がある。また、この技術は、自然環境における動物を非侵襲的に観察するのにも役立つ可能性がある。野生生物への人間の影響を最小限に抑えることで、キメラは保護活動に貢献できる可能性がある。
アン・カン（タイムズ・オブ・インディア紙によると）
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