来自生物灵感的防水、防油及防其他液体的纤维和涂料，构成了尖端技术布料的基石。
防水面料用于制作实验服的袖子，其灵感来源于一种食虫植物
金弼齐（Philseok Kim）在注射器中注满红褐色的油，将它们滴在聚酯布料的样品上。这种粘性流体一滴滴连串成滴注，慢慢滑入布料下的容器中，聚酯纤维干净如初，如同刚刚出厂般一尘不染。金接着又喷注了一种红颜料的水，它常被用作血液替代品。他说：“它们就这样滚落下来。”
金是化学家，也是SLIPS技术公司的创始人，这是在马萨诸塞州剑桥的一家公司，公司的名字来源于创造超光滑涂料的革新方法：光滑液体注入式多孔表面。SLIPS公司可以通过在任何材料中锁定一种薄膜润滑液使之产生无摩擦的底层。利用了猪笼草囊叶植物的捕虫原理，SLIPS公司有一天会成为防水表层领域的领军者，他们的产品替代目前市场上另一种灵感来源于莲属荷花的模型设计，这种荷的叶子可以带走水分。
根据SLIPS科技公司负责商业研发的副总裁斯科特·希利（Scott Healey）的介绍，公司的平台在能源、汽车、环境以及制造业等领域有着诸多潜在的应用。但在尖端纺织品领域中，技术还是首当其冲。用希利的话说：“有几家纺织品和服装公司对我们都有兴趣，市场已经开始青睐我们。”
2014年10月，该公司与总部位于德国路德维希的化学制造商BASF公司首次签署了合作关系，主要生产SLIPS涂层的热塑性塑料制品，应用于鞋类和其他领域。还有一些公司也表示有兴趣合作研发运动服装、建筑行业特制服装、军事战服以及医院的医疗服，所有这些都将应用SLIPS的表层。希利说：“别的公司有想法，我们有技术，所以我们要想办法将这些结合起来。”
SLIPS技术公司是由金和哈佛大学维斯生物工程研究所的材料专家乔安娜·艾森贝格（Joanna Aizenberg）共同创立，是将自然界中的常识应用于纺织行业，在商业和学术界掀起新一轮浪潮的推动者之一。此项战略有着一定的历史，可以追溯到至少一个世纪前，19世纪晚期人造丝（当时称为粘胶纤维）的生产，以及上世纪40年代的丙烯酸（腈纶），研发的产品都是丝绸和羊毛的人工仿制品，到后来维可牢（一种尼龙搭扣）的发明，就是仿造苍耳子植物的粘性果实。
然而今天的制作方法已经远远超出了合成纤维和面料扣件。从透气的衣服到迷彩服系列，纺织设计师们正从自然进化中获得灵感，帮助他们解决相关问题。纽约州华盛顿港的一家市场调研公司NPD集团的运动服装分析师马特·鲍威尔（Matt Powell）认为：“人们随处都在借用或者发现灵思妙策。科技的发展令人吃惊。”
创新涂料
艾森贝格和她的同事们于2011年首先命名了SLIPS，认为生物灵感技术能够在很多恶劣环境和温度下排斥血液、油类及其他复杂流体。该项研究只应用于固体表面，接下去的挑战就是看看SLIPS在如棉制品和聚酯纤维等织物上有何进展。
选择使什么样的织品用于测试，需要一个独特的实地研究。此项目的首席科学家之一西西莉·席林福德（Cicely Shillingford）在一家商店筛选了一些知名品牌的运动服装。她透过放大镜仔细观察，发现聚酯中密集的编织式样，这有助于提高防护性，最终她选择了一条耐克的运动短裤。
席林福德和诺亚·麦克卡伦（Noah MacCallum）当时都是从加拿大安大略省滑铁卢大学来访的学生，他们将使用SLIPS的跑鞋和6个其他SLIPS指定的面料一起进行一连串的实验。他们扭曲并擦拭样品，以检查外层是否经得起物理性损坏。他们使用两个由美国纺织化学师与印染师协会定义的规格来分析样本的防水性，并使用水蒸汽传递检测标准检验样本的透气性。艾森贝格说：“除了透气性，差不多在每一个点上，我们得到的结果都比其他（防水性）面料要好。”
由于SLIPS依赖带有润滑剂的防腐材料，“它直接在透气性和防水性之间进行权衡。”席林福德解释道。今天的技术可以用于对透气性要求不高的衣服，例如建筑工人穿的保护他们免受有害化学物质的服装。但对于那些强调防湿性能的运动服来说，一些科学家们已经开始转向使用不同的植物性人工制品。
MMT纺织公司成立于2009年，经营一种面料，该面料根据服装在微气候中的湿度不同，模仿松果的结构张开或收缩。一般情况下，面料打湿后，纺织纤维会因为吸收了湿气而膨胀。伦敦这家MMT纺织公司的纤维则截然不同：它们将两种可以粘合成一种纤维的合成聚合物融合在一起。一种聚合物是斥水的，也就是说它防水；而另一种聚合物是吸湿的，能够吸收湿气。这两层聚合物之间的张力使得纤维在受到水蒸气的时候卷曲并收缩，就好像是双层金属片在温度的变化下弯曲。干燥的条件下，MMT纺织公司的面料像松果一样张开。碰到潮湿或出汗的情况，“纱线变得更紧，便提高了服装的透气性”。维罗妮卡·卡普萨利（Veronika Kapsali）解释道。卡普萨利是英国纽卡斯尔的诺森比亚大学仿生时尚品研究员，也是MMT纺织公司的技术总监。
与SLIPS科技公司一样，MMT纺织公司正与几家国际服装公司合作，开发生产运动服装、牛仔布、床上用品以及其他材料。卡普萨利希望2016年初能有产品上市。位于塞沃伦的瑞士Schoeller纺织公司，也有着松果式技术，称作c-change。这种纤维根据不同温度打开或关闭，并在必要的时候从服装的内部释放温暖或潮湿的空气。一些高端的外套，包括为职业游艇比赛定制的服装，已经将透气性能好的c-change技术设计融入其中。
反射光赋予热带蓝闪蝶的翅膀炫美色彩
外表的伪装
仿生纺织品的敏感特性，例如防水性和透气性的改善，可能会被肉眼所忽视。但对于其他生物灵感的设计，织物外观的变化成了人们的设计目标。
一些公司已经从南美洲的热带蓝闪蝶那获得了启发，正在研发无染料无色素的彩色纤维。蝴蝶的虹彩颜色并非来自颜料，而是因为它们翅膀上细微鳞屑反射了光而产生的。这些公司将几十个超薄聚酯或尼龙层压成薄片，来模仿这一效果，超薄层的厚度、它们的模式以及材料的不同折射率产生了不同的颜色。这一技术的支持者们声称，这些颜色不会褪色，而且制造过程是环保的，因为其中不涉及任何化学着色。南卡罗来纳州克莱姆森大学研究仿生材料的聚合物纤维物理学家迈克尔·艾里森（Michael Ellison）表示：“利用光的折射来给东西着色的能力真是酷极了。”
美国军方对变色织物也表现出更多的兴趣。灵感集中于头足类动物以研发更有效的伪装技术；头足类动物也就是海洋无脊椎动物，如乌贼和章鱼，它们能够自然地改变皮肤模式以应对不同的视觉背景。2014年，在美国海军研究办公室的资助下，伊利诺大学香槟分校的研究者们公开报道了受到头足类动物启发而生产的柔性板，可以“读取”周围模式，并调整以适应新环境。人造皮肤是仿造乌贼的斑点模式，以及小范围的深浅块状。感应器和变色材料的结合使得这些柔性板与背景匹配。原型很小，只有黑白色，但它的设计师们表示，该材料能够按比例放大，并调整以涵盖完整的色谱。
头足类动物的影响远不止可见光谱。加利福尼亚大学欧文分校的材料科学家阿龙·格罗德斯基（Alon Gorodetsky）将这些动物身上获得的灵感打造成了制作红外隐身应用的材料。他正在研究一种叫做reflectin的蛋白质，通常可以在乌贼的皮肤中提取到。格罗德斯基使用了各种化学、机械和电的刺激后，已经找到了一种根据reflectin蛋白质来微调涂料的光学特征的方法，来恢复特定的光波长，尤其是那些在近红外光中的特征。2015年2月，格罗德斯基和他的同事们发现，物理上拉伸这些蛋白质的膜会导致反射比的可调谐变化。
格罗德斯基描述了一个场景，士兵们可以穿着涂有或印有reflectin蛋白质灵感材料的制服。他说：“你会有一个动态的迷彩模式，帮助你避开白天的可见光和晚上的红外光下的检测，”格罗德斯基也在调整该技术来研发能够反射波长更长的红外光的织物，“这种热舒适性能好的布料会让人动态调节身体发出热辐射的过程。”2014年12月，格罗德斯基接受了来自美国能源部高级研究项目署能源处的240万美元资助，来研究这种可能性。
生物启发型材料可能也会给我们带来速度更快的游泳者。像Speedo这样的泳衣公司宣称他们制作了鲨鱼皮状的面料，但哈佛大学鱼类学家乔治·劳德（George Lauder）已经证明，在2008年奥运会之后就被禁止的Speedo公司生产的服装并不包含微小的鲨鱼鳞片，称作小齿，可以减小阻力。去年，劳德使用一台三维打印机，完成了真正的尖吻鲭鲨的仿真皮肤，并表示它不仅限制了阻力，也会增加推力。
遗憾的是，目前的制造技术的不足阻碍了真正鲨鱼皮状泳装或潜水服的生产。身在哈佛的办公室，面对手中柔韧的、鳞状的人造鲨鱼皮，劳德说：“你无法用3D打印机打印我们想要的表面结构的规模。”因此迄今为止，此项研究仍在继续。劳德正与他的哈佛同事艾森贝格合作，共同研究应用于人造鲨鱼皮的SLIPS涂料是否能够开发出一种超高速、防水的材料。猪笼草等囊叶植物和条纹状鲨鱼可能在自然界中无法达到这个效果。但他们给人类带来的见解可以激发下一个仿生面料的问世。
资料来源 Nature
责任编辑 彦 隐