溟橋

為了擺脫被蚊子叮咬的困擾，人類(lèi)做了很多努力，但是這些方法的效果都有限——因?yàn)槲米印翱吹靡?jiàn)”我們。那么換一種思路，如果蚊子“看不見(jiàn)”我們呢，是不是就可以從根源上杜絕蚊子的侵害了？

看似是異想天開(kāi)的腦回路，科學(xué)家還真的有辦法把它從理論變成現(xiàn)實(shí)。2020年8月26日，《國(guó)家科學(xué)院院刊》發(fā)布了一項(xiàng)新的防蚊成果，這是用一種肉眼不可見(jiàn)的石墨烯防蚊薄膜制成了“防蚊隱形衣”，讓人類(lèi)對(duì)蚊子“不可見(jiàn)”，大大提高了防蚊效果。

說(shuō)到防蚊，讓我們首先了解一下蚊子咬人的原理。

雌蚊懷孕后，需要吸食人血來(lái)補(bǔ)充蛋白質(zhì)，但是蚊子并不是以視覺(jué)尋找食物的，它們主要靠嗅覺(jué)。蚊子的下顎須上有十分靈敏的二氧化碳感受器，這個(gè)感受器可以感受到低至0.05%的二氧化碳濃度波動(dòng)。人類(lèi)呼出的氣體中有4%是二氧化碳，因此蚊子可以輕易地在數(shù)十米外感知人類(lèi)的存在。在接近人類(lèi)1～2米后，蚊子主要根據(jù)人類(lèi)汗液中的乳酸、氨、辛烯醇、丙酮和二甲基二硫醚產(chǎn)生的氣味選擇吸血目標(biāo)。

而“防蚊隱形衣”就是為了讓蚊子對(duì)人類(lèi)“視而不見(jiàn)”。這是一種基于石墨烯的創(chuàng)新薄膜，石墨烯是一種緊密的蜂窩狀碳原子晶格結(jié)構(gòu)，比鉆石更硬，比銅更導(dǎo)電，其韌性遠(yuǎn)高于橡膠，強(qiáng)度甚至是目前最好的鋼鐵的一百多倍。

石墨烯是單層原子構(gòu)成，厚度在0.335納米左右。0.335納米有多??？用形象的比喻來(lái)說(shuō)，我們頭發(fā)的直徑是石墨烯厚度的20萬(wàn)倍，因此石墨烯被科學(xué)家定義為二維材料。簡(jiǎn)單的理解就是，我們完全可以忽略石墨烯的厚度，所以石墨烯這種材料制成的衣物絕對(duì)可以滿足我們對(duì)輕薄的需求。

那么，石墨烯如何讓蚊子變成嗅覺(jué)“瞎子”呢？

為了測(cè)試石墨烯薄膜的防蚊效果，布朗大學(xué)的研究人員招募了一批參與試驗(yàn)的志愿者，將他們的手臂放置在充滿蚊子的圍場(chǎng)里。比較了參與者裸露的皮膚上、覆蓋著薄紗棉布的皮膚上、用石墨烯薄膜覆蓋的薄紗棉布的皮膚上被咬的次數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用了石墨烯薄膜的參與者完全沒(méi)有被蚊子叮咬，而赤裸的皮膚和只覆蓋著薄紗棉布的皮膚則很容易被蚊子叮咬。

研究人員還對(duì)石墨烯進(jìn)行了薄膜滲透測(cè)試，實(shí)驗(yàn)證明干燥狀態(tài)下的石墨烯薄膜可以干擾蚊子感知皮膚和汗液的能力，使得蚊子落在石墨烯薄膜上的頻率比落在裸露皮膚上的頻率低得多。因此，石墨烯薄膜起到了化學(xué)屏障的作用——蚊子失去了感知人類(lèi)皮膚的能力，“看不見(jiàn)”人類(lèi)，從而達(dá)到了“防蚊隱身衣”的效果。

這個(gè)研究成果對(duì)某些特殊領(lǐng)域的意義比較大。比如，中國(guó)新疆的北灣地帶額爾齊斯河，被稱(chēng)為“世界四大蚊蟲(chóng)王國(guó)”之一，每立方米蚊子的數(shù)量高達(dá)1700只。這里的解放軍官兵每次巡邏時(shí)都要穿上厚厚的防護(hù)服，噴上大量的驅(qū)蚊劑，仍不堪其擾。警犬更是容易在巡邏中發(fā)生面罩脫落的情況，導(dǎo)致10只警犬犧牲。而“防蚊隱形衣”的出現(xiàn)，為巡邏官兵提供了一個(gè)強(qiáng)有力的“金鐘罩”，可以讓他們免受蚊子的侵害。希望這項(xiàng)技術(shù)可以盡快進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用評(píng)估，給需要的行業(yè)帶去革命性的變革。

摘自《知識(shí)窗》