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生物散热的奥秘

董 瑶

生物散热的方式多种多样。

在神通广大的动物王国中,袋鼠通过舔自己的毛,让唾液蒸发带走热量;大象的耳朵和长鼻增大了散热的表面积;长颈鹿的长腿、长脖子也无意中解决了散热问题。狗是我们最熟悉的动物之一,狗的汗腺全在舌头上,如果看到狗吐出舌头喘气,说明它在用舌头来散热,需要喝水降温或静下来停止活动。

植物也有自己的散热方式。在夏天的早晨,我们会在许多植物的叶子上看到流出的滴滴“汗珠”,亮晶晶的。原来,植物白天在阳光下进行光合作用,叶面上的气孔张开着,既在进行气体交换,也会不断蒸发出水分;到了晚上气孔关闭,而根仍在吸水。这样,植物体内的水分就会过剩,过剩的水从衰老的、失去关闭功能的气孔冒出来,这种现象,植物学上就叫做“吐水”。除此之外,植物还有一种排水腺,叫它“汗腺”也可以,也是排放植物体内多余水分的渠道。植物的“汗”一般在夏天的夜晚流出,有时在空气潮湿、没有阳光的白天也会“出汗”。植物的吐水量因品种不同而有差异。据观测,芋头的一片幼叶,在适合的条件下,一夜可排出150滴左右的水,一片老叶更能排出190滴左右的水;水稻、小麦等的吐水量会更大一些。简单地说,植物“出汗”是为了保持植物体内的水分平衡,是为了使植物能正常生长,和动物出汗保持身体体温正常的道理是一样的。

科学家从动物和植物的散热中得到启发,希望能研制出一种新材料。这种材料由陶瓷制成,在陶瓷里掺入一些金属。在温度很高的时候,陶瓷内的金属就会熔化而蒸发,能像出汗或排出多余的水分那样,保证材料本身不会被烧坏。用这种材料制作的航天器的表面,虽然不断“出汗”,却能保持外形和尺寸不变并且能减少航天器与大气的摩擦。生物出汗,是生物维持身体健康的一种本能手段,而制造“出汗”材料则是人类的一大创造。

(本栏目由江苏省科普作家协会协办)