科學(xué)家發(fā)明會(huì)“呼吸”的襟翼運(yùn)動(dòng)服

現(xiàn)代人的生活質(zhì)量要求，已經(jīng)不僅僅停留在追求實(shí)用性的層面，更在追求品質(zhì)，而健康的生活往往是終極目標(biāo)。很多更有益于健康或者科技感極佳的產(chǎn)品設(shè)計(jì)廣受歡迎，它們往往具有兩個(gè)備受推崇的特性，一個(gè)是“天然”，另一個(gè)是“智能”。

不過，魚與熊掌往往不可兼得，“天然”就很難做到“智能”，“智能”就很難保持“天然”，似乎科技與大自然有些不可調(diào)和。其實(shí)不是如此，因?yàn)樘烊坏纳矬w本身就是一種極為精密的智能，比如人類的身體會(huì)根據(jù)周圍的環(huán)境做出相應(yīng)的響應(yīng)，單細(xì)胞生物也會(huì)對(duì)環(huán)境做出相應(yīng)的響應(yīng)，那么我們是否可以適當(dāng)?shù)睦眠@種天然的生物“智能”呢?

帶“呼吸”襟翼的運(yùn)動(dòng)服裝(圖片來源：MIT)

當(dāng)然可以，來自MIT的科學(xué)家們利用活的納豆芽孢桿菌細(xì)胞添加到服裝的面料中，基于納豆桿菌對(duì)水分和溫度的響應(yīng)，這種服裝可以“智能”的根據(jù)穿著者的汗水和熱量對(duì)背部的襟翼“開啟”和“關(guān)閉”。研究發(fā)表在近日的《Science Advances》上。

皮膚出汗后開啟的襟翼(圖片來源：MIT)

一千年以前，一位日本武士發(fā)現(xiàn)了一種神秘的細(xì)菌，這種神秘的細(xì)菌成為了納豆的發(fā)酵工具;一千年以后，細(xì)菌的新行為再次被人們所關(guān)注：原來納豆桿菌的膨脹和收縮與大氣中的水分是具有相關(guān)性的。這個(gè)現(xiàn)象令人著迷，經(jīng)過MIT生物工程專家們的努力，這種細(xì)菌有了新的“職業(yè)”，添加到服裝的面料中，成為能夠自我轉(zhuǎn)變的“生物皮膚”。

襟翼中納豆桿菌層的微觀視圖(圖片來源：MIT)

在這種“第二層皮膚”內(nèi)部，活的納豆桿菌細(xì)胞執(zhí)行了傳感器和致動(dòng)器的雙重功能，它們不需要任何外力，即可感知周圍的濕度和熱量，從而影響到細(xì)菌層的排列和收縮，當(dāng)服裝穿著者出汗時(shí)，桿菌的收縮變化可以驅(qū)動(dòng)襟翼的張開，使汗液能夠得到良好的蒸發(fā)，當(dāng)主體冷卻后，會(huì)驅(qū)動(dòng)襟翼的關(guān)閉。測(cè)試人員穿上服裝運(yùn)動(dòng)五分鐘后，襟翼開始向外開放，就如同真正皮膚一般有“智能”的毛孔開合。

“第二層皮膚”的服裝，襟翼開啟的狀態(tài)(圖片來源：MIT)

研究人員通過打印將細(xì)菌細(xì)胞層建立在乳膠的內(nèi)部，在下方接觸皮膚那一層是支撐性的框架結(jié)構(gòu)，允許內(nèi)部細(xì)胞層感知皮膚的溫度和濕度。

通過微米級(jí)分辨率的生物打印和組裝，對(duì)納豆桿菌細(xì)胞生物混合膜材料進(jìn)行定制(圖片來源：MIT)

將生物復(fù)合的乳膠-細(xì)胞材料制成服裝的襟翼，襟翼根據(jù)人體的汗水和熱度分布設(shè)計(jì)，具有不同的大小，分散在服裝背部。

從身體的汗水和熱量圖譜計(jì)算“第二皮膚”的襟翼分布(圖片來源：MIT)

眾所周知，古細(xì)菌是有著非常優(yōu)良的生命力，研究人員通過人為的條件對(duì)其進(jìn)行100次張開/閉合的測(cè)試后，織物和細(xì)菌細(xì)胞層的整體性能“沒有顯著下降。”

研究人員還設(shè)計(jì)了一款基于上述科技的通風(fēng)跑鞋原型，在鞋子與腳底接觸的鞋底中，研究人員設(shè)置了多個(gè)可以向下彎曲的折翼，也許今后，媽媽再也不擔(dān)心我的鞋子“捂腳”的問題了!

通過生物反應(yīng)器，對(duì)納豆桿菌細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)(圖片來源：MIT)

研究證明，這些微生物是安全的，并且由于現(xiàn)在的基因工程手段，我們可以輕而易舉的使其實(shí)現(xiàn)規(guī)模化的生產(chǎn)。

這種“活”的生物材料實(shí)在是優(yōu)點(diǎn)多多，它可以量產(chǎn)，且成本并不高昂，不需要外部供能，不需要刻意維護(hù)，也沒有二次環(huán)境的污染。在未來，會(huì)有更多的相關(guān)設(shè)計(jì)可以豐富我們的生活。這款具有生物“智能”的材料向我們證明了，有效的利用“天然的智能”能夠帶來意想不到的驚喜，而科技與自然可以完美的結(jié)合在一起。

茶包上的“智能”葉片舒展開來，提示您茶已經(jīng)可以飲用了(圖片來源：MIT)