火蚁的奇特物理性质


火蚁的奇特物理性质


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火蚁的奇特物理性质


这团黏糊糊的棕色物质很像泥巴 ,其实是有生命的 。

它是由火蚁组成的 , 红火蚁 。 拉丁语是不可打败的意思 。
确实, 这些火蚁刚从它们群落的重大灾难中幸存下来 , 它们被铲到了一个桶里 , 在桶中缓缓灌满了水 , 但它们依然能存活下来了 , 它们之所以得以幸存的原因是 , 它们被带到这里 。 这里不是动物实验室 , 也不是生态学研究现场 , 这里是乔治亚理工的工程学院 。
我有一个问题?是什么让工程师觉得火蚁有趣呢?
火蚁是极少数能用自己的身体 , 组成巨大结构的昆虫之一 。 它们通过彼此身体相连来实现这种能力 , 这说明火蚁不仅是动物 , 还可以被视为是一种可测试的材料 。 就像纤维和凝胶那样 , 这种行为可以追溯到它们进化史中 , 红火蚁起源于南美洲的洪泛区 。

雨季时它们的地下居所常被淹没 , 紧密相连在蚁后身边的火蚁有更高的繁殖机会 , 所以火蚁非常擅长手牵手 , 漂浮着直到找到新的栖息地
, 上世纪三十或四十年代, 海运将火蚁带到了美国 , 它们已经席卷了美国南部各州 。 这是一群为了生存集聚在一起的火蚁 , 现在 ,你可以在亚特兰大 , 这样的城市路边找到这种入侵物种 。 这样对佐治亚理工学院的研究人员来说很方便 。 他们给火蚁喂食具有放射性的碘 , 然后用液氮对其进行速冻 , 再用一根弹力绳绑住另一只的腰 , 再在他们身上涂上金色 。 不过这只是标准操作 。
研究人员用数学模型来描述火蚁的行为 , 然后将火蚁组成的球称为 “粘弹性材料”这意味着它们同时具有液体和固体的特性 。
由于它们是具有弹力的固体 ,例如 , 就好像挤压一根弹簧时 ,弹簧会将能量反弹 。 但火蚁在受到压力时, 还与一种粘稠的液体相似 , 它们宛如缓慢流动的液体 。 通过断开和重新形成连接, 来消散能量 。
这基本上也就是液体流动的原理 , 它们在各处都有着非常细小和微弱的连结 , 就像水中那些氢键一样 。 由于氢键既易断裂 ,又易重新形成 , 当它们被扔进水中时 ,你就能看到这种情况了 。 在几分钟内 ,它们就像染料那样扩散开 。
在对洪水后火蚁建造的塔状建筑的研究中 , Hu的团队发现, 当压力值超过火蚁体重 , 二至三倍时 ,火蚁就会松开彼此的连接 , 这也是它们从固态变成液态的时候 , 他们尚不确定火蚁为何要建这样的塔?但是这可能与火蚁连接在一起时 , 更具防水性有关 , 这也是它们在洪水中能漂浮的原因 。

它们把身体连接得非常紧密 确实是形成了某种编织物 , 就好像防水纤维一样 。 它们之所以能够脱险 ,实际是气泡发挥了作用 , 火蚁没被淹死是因为它们能从气泡中呼吸空气 , 集群动物不可思议的是 , 它们当中并没有首领来领导它们这样做 。
这种去中心化的集体行为也许会成为未来科技的一种模型 , 模块化机器人一直是机器人专家的 , 他们仍在朝这个方向努力 。 但是这些火蚁已经存在了数百万年 ,而机器人只存在了四十年 。 所以我觉得机器人也可以做到既像固体也像液体 。
【火蚁的奇特物理性质】我希望这项研究能启发更多人去追求这个目标!

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