进入自然:温度调节

这是摘自点击《自然》报道，由水龟亮绿。

在许多产品和系统中，引入、去除或排除热能都是必须的，比如增加或通风建筑物的热量、制造消费产品和操作工业机械。

如何管理这些流动和热的波动通常决定了设计的效率，而温度调节对制造商和消费者来说可能是昂贵的。许多生物体已经发展出可复制的低能量策略，以便在环境温度波动的情况下保持恒定的体温，而另一些生物体则发展出了在极端温度下仍能正常工作的方法。

选择的策略

热交换器

生物体的表面积与体积比是根据其栖息地来校准的。在炎热气候下的动植物通常有较大的表面积相对于它们的体积，而在寒冷气候下的生物有相对较小的表面积。此外，生物体还含有由静脉组成的分支网和其他含流体的通道，用以与周围环境交换热量。

这两种策略为建筑、制造工艺和先进机械的对流换热提供了借鉴。Harbec正在他们的注射模具中加入内部冷却通道，模拟血管系统，以更有效地去除热能。

防冻剂的机制

植物、动物和微生物利用一系列显著的策略在低温下生存下来。在诸如北极鱼、甲虫、酵母和细菌等生物体中发现的防冻分子通过在冰晶膨胀和聚集之前与它们结合来抑制冰晶的生长。这些分子对希望防止液体燃料结冰的燃料电池制造商和使用防冻蛋白生产奶油冰激凌的联合利华这样的食品制造商非常感兴趣。

热稳定性

为了在高温和极端干燥的环境下生存，某些生物体的蛋白质和组织可以用化学方法稳定下来。能在高温下茁壮成长的微生物以酶为特征，其功能可达110摄氏度(230华氏度)。这些酶在被称为PCR的革命性遗传分析技术的发展中发挥了重要作用。

象缓步虫这样的生物，不仅能耐高温，而且能耐干燥。这激发了干疫苗和商业化生物保存技术的发展新实验室和Biomatrica。由于该产品能够保持对热敏感的化合物的完整性，从而降低运输和存储成本，因此无需冷藏。

现有产品

水蛇星座干疫苗

Nova实验室模仿某些生物体的极端干燥能力来研制“干燥”疫苗。标准疫苗含有必须冷藏的生物材料，需要能源密集的供应链(称为“冷链”)，使疫苗从生产到使用都处于低温状态。

Nova的干疫苗平台技术(称为水蛇星座)将疫苗材料保存在干燥的糖玻璃基质中以便运输。疫苗在注射给病人之前要再水合。这种平台技术可以制造出化学和物理稳定的疫苗，同时还能承受0-50摄氏度(32-122华氏度)的温度，而不影响疫苗的药效，节省能源和运输成本，并可将疫苗运送到偏远地区。betway必威娱乐

联合利华冰淇淋

冰激凌——2013年的市场规模为600亿美元——在整个冷藏供应链中都需要大量能源。冰淇淋的质地是由其冰晶的大小和规律性决定的。如果冰淇淋解冻再结冰，冰晶就会生长并积累，降低产品的质量。然而，在发展中国家，冰箱并不总是可用的。

最近，产品制造商联合利华(Unilever)推出了一种最初在北极鱼类中发现的冰结构蛋白，以防止冰晶的生长。这种成分得到了美国FDA、欧盟和澳大利亚FDA的批准，它能使冰淇淋产品以最小的晶体生长经历冻融循环，确保即使在温暖气候下供应链不完善的情况下也能向消费者提供高质量的产品。

产品在开发中

注塑

注射成型塑料零件的制造涉及到高热能量的引入和它的去除。冷却液被用来从每个部件中提取所提供的热量，创造了一个能源密集型的过程。

纽约的塑料制造商Harbec利用Terrapin的生物模拟专家网络，与RIT的Jiandi Wan和康奈尔大学的Abraham Stroock建立了一个多学科设计和工程团队。利用仿生方法重新设计金属模具，该团队正在研究反向热交换器，如人类的肺，以了解自然如何快速有效地散热。与传统模具中简单、直接的冷却通道相比，原型的特点是有腹板冷却通道。快速冷却的仿生模具将使Harbec区别于竞争对手。具体来说，更短的冷却周期可以降低能耗，提高生产速度，从而降低成本，提高收益。

这是《自然》系列文章中的第一篇会出现在这里吗。