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事實證明，蝴蝶在紅外世界和在可見光光譜中一樣引人注目。最近，哥倫比亞工程大學和哈佛大學的研究人員在《自然》雜(za)誌(zhi)上(shang)發(fa)表(biao)了(le)一(yi)項(xiang)研(yan)究(jiu)，研(yan)究(jiu)了(le)蝴(hu)蝶(die)翅(chi)膀(pang)的(de)熱(re)力(li)學(xue)特(te)性(xing)，以(yi)及(ji)輻(fu)射(she)冷(leng)卻(que)在(zai)保(bao)持(chi)這(zhe)些(xie)精(jing)細(xi)結(jie)構(gou)顫(chan)振(zhen)中(zhong)的(de)重(zhong)要(yao)性(xing)。哥(ge)倫(lun)比(bi)亞(ya)大(da)學(xue)應(ying)用(yong)物(wu)理(li)學(xue)副(fu)教(jiao)授(shou)Nanfang Yu特別說明了熱成像儀在這項研究中扮演了重要角色。
傳統測量誤差大
過(guo)去(qu)對(dui)蝴(hu)蝶(die)翅(chi)膀(pang)的(de)研(yan)究(jiu)由(you)於(yu)使(shi)用(yong)熱(re)電(dian)偶(ou)等(deng)設(she)備(bei)來(lai)測(ce)量(liang)溫(wen)度(du)而(er)受(shou)到(dao)限(xian)製(zhi)。即(ji)使(shi)是(shi)最(zui)小(xiao)的(de)探(tan)針(zhen)也(ye)比(bi)蝴(hu)蝶(die)翅(chi)膀(pang)的(de)厚(hou)度(du)大(da)，而(er)且(qie)測(ce)量(liang)的(de)行(xing)為(wei)會(hui)影(ying)響(xiang)局(ju)部(bu)溫(wen)度(du)。由(you)於(yu)測(ce)量(liang)是(shi)逐(zhu)點(dian)進(jin)行(xing)的(de)，因(yin)此(ci)可(ke)能(neng)會(hui)出(chu)現(xian)額(e)外(wai)的(de)誤(wu)差(cha)。現(xian)在(zai)有(you)了(le)熱(re)成(cheng)像(xiang)儀(yi)，“你可以測量和繪製整個溫度分布圖，”Yu說。他的團隊已經能夠觀察和測量翅膀靜脈、膜和其他結構（如氣味墊）之間的溫度差異。他們發現，含有活細胞（翅脈）的蝴蝶翅膀區域比沒有生命的翅膀區域（薄膜）有更高的熱發射率。
無創紅外測量也有挑戰
“這是最無創的溫度測量方法” Yu解釋說。在這項研究中，研究小組鑒定了蝴蝶翅膀中複雜的生物結構，這些結構可以熟練地幫助調節溫度。Yu說，通過FLIR SC660，幾乎就像x光一樣，你可以看到——蝴蝶的骨架，翅膀紋理、薄膜…...在熱環境下，蝴蝶翅膀的明亮顏色和圖案都消失了，取而代之的是你看到的是翅膀本身的底層結構。
紅外世界中的蝴蝶
“這種熱成像技術使我們能夠檢測物理適應，從而將翅膀的可見外觀與其熱力學特性分離開來。”Yu在《哥倫比亞工程》雜誌上的一篇文章中說。“我wo們men發fa現xian，不bu同tong尺chi度du的de納na米mi結jie構gou和he不bu均jun勻yun的de角jiao質zhi層ceng厚hou度du會hui通tong過guo熱re輻fu射she產chan生sheng不bu均jun勻yun的de散san熱re分fen布bu，從cong而er有you選xuan擇ze地di降jiang低di活huo體ti結jie構gou的de溫wen度du，如ru翅chi膀pang靜jing脈mai和he氣qi味wei墊dian。
利用熱成像技術測量蝴蝶翅膀的溫度並非沒有障礙。“這裏的挑戰是，在測量蝴蝶翅膀時，熱成像儀給你一個溫度讀數，但你卻不能完全相信這個溫度讀數，”Yu說。“蝴hu蝶die翅chi膀pang在zai紅hong外wai世shi界jie中zhong是shi半ban透tou明ming的de，所suo以yi當dang你ni用yong熱re成cheng像xiang儀yi觀guan察cha蝴hu蝶die翅chi膀pang時shi，你ni不bu僅jin僅jin是shi在zai接jie收shou翅chi膀pang本ben身shen的de熱re輻fu射she，你ni還hai接jie收shou到dao了le翅chi膀pang後hou麵mian背bei景jing產chan生sheng的de熱re輻fu射she。”類lei似si的de現xian象xiang也ye可ke以yi用yong一yi層ceng薄bo薄bo的de塑su料liao薄bo膜mo觀guan察cha到dao，比bi如ru塑su料liao購gou物wu袋dai，它ta就jiu像xiang蝴hu蝶die翅chi膀pang一yi樣yang，在zai可ke見jian光guang光guang譜pu中zhong是shi不bu透tou明ming的de，但dan在zai紅hong外wai光guang譜pu中zhong是shi透tou明ming的de。
很薄的材料，如塑料袋或蝴蝶翅膀，在紅外光譜中可能是透明的。為了得到蝴蝶翅膀的真實溫度讀數，Yu的團隊必須量化翅膀的發射率和反射率，並從測量中去除這些背景溫度源。
FLIR紅外熱成像儀的應用
chulehuizhihudiechipangderefenbutuzhiwai，yanjiurenyuanhaizairezhuangtaixiajinxinglexingweixueyanjiu。tamenshiyongyishuweiruodeguangzuoweireyuan，zhengminglehudieliyongchipanglaiganzhiyangguangdefangxiangheqiangdu。zaidayue40°C的“觸發”溫度下，他們研究的所有物種都在幾秒鍾內轉過身，以避開光線並防止翅膀過熱。
這不是Yu第一次使用熱像儀研究昆蟲。“2013年我加入哥倫比亞大學時，FLIR熱像儀是我在建立實驗室時購買的第一批設備之一，” Yu說。在與納米生物學同事的早期合作中，Yu研究了撒哈拉銀蟻，它們生活在地球上最熱的陸地環境中，在白天的高溫下覓食。 這項研究在2015年發表在《科學》中，報道中說研究人員還使用了FLIR熱成像儀監控螞蟻的體溫。
蝴蝶翅膀研究的延伸
他(ta)的(de)最(zui)新(xin)研(yan)究(jiu)繼(ji)續(xu)探(tan)索(suo)小(xiao)昆(kun)蟲(chong)如(ru)何(he)保(bao)持(chi)涼(liang)爽(shuang)的(de)問(wen)題(ti)。蝴(hu)蝶(die)翅(chi)膀(pang)上(shang)覆(fu)蓋(gai)著(zhe)探(tan)測(ce)過(guo)熱(re)的(de)機(ji)械(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)，它(ta)們(men)的(de)翅(chi)膀(pang)鱗(lin)片(pian)含(han)有(you)納(na)米(mi)結(jie)構(gou)，有(you)助(zhu)於(yu)輻(fu)射(she)冷(leng)卻(que)。除(chu)了(le)這(zhe)些(xie)發(fa)現(xian)的(de)生(sheng)物(wu)學(xue)意(yi)義(yi)外(wai)，Yu認為這些發現還可以為耐熱納米結構和熱感飛機的設計提供靈感。
rechengxiangyouzhuyujieshizhezhongshanhetaosedehudieshiruhefangzhiguorede。chipangwenlizhijiandebomoshijishangbichipangdeqitabufengengre，dankanqilaigengleng，yinweitashibantoumingde，beijingbijiaoleng
Yu和他的同事Naomi E. Pierce（生物學教授）計劃繼續他們對蝴蝶翅膀的研究。Pierce是哈佛比較動物學博物館鱗翅目動物的館長，可以接觸到大量蝴蝶和飛蛾。他們目前正在使用FLIR熱成像儀對館藏進行廣泛的掃描，以希望了解有助於蝴蝶翅膀設計的因素。
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