- 美國陸軍開發合成材料以模擬人類組織，研究輻射影響。
- 研究旨在不使用活體組織下測量電磁輻射穿透情況。
- 新材料可提高士兵及使用電磁設備人員的安全。
- 陸軍計劃利用研究結果改善防護裝備及監測設備。
美國陸軍的研究人員已開發出可以模擬人類皮膚、骨骼及腦組織的材料，旨在更好地理解輻射對這些組織的影響。這些新材料是合成的，而非活體培養的組織，將作為研究用途的替代品（技術上稱為組織幻影或替代品）。這項研究不僅是出於興趣，而是旨在為陸軍人員提供更好的保護。
研究目的與方法
陸軍解釋道，來自雷達及通訊等設備的電磁輻射（EM）被認為對人體是潛在有害的，尤其是對神經系統。因此，為了更好地理解風險，陸軍研究人員決定在不使用活體組織的情況下，實證測量電磁輻射如何穿透組織。研究人員的想法是將這些幻影組織放置在強大的電磁源、發射器及其他系統附近，以研究所發生的情況。
根據陸軍的説法，研究團隊希望收集有關電磁輻射穿透深度、吸收機制的信息，並觀察特定區域是否會積聚熱量。他們還希望找出顱骨是否會改變或重新導向能量，並測試哪些材料可以用來減少暴露。「為了更好地保護戰士，DEVCOM ARL 正在投資設計模型工具和材料，以便進行組織的神經科學研究。」ARL 神經科學家戴夫·哈斯頓（Dave Hairston）博士表示。
新材料的創新特性
陸軍計劃使用現實的假人測試電磁輻射暴露。「通過開發技術來複製人類皮膚、骨骼和神經組織，陸軍科學家能夠安全地分析極端戰場威脅的生物影響，例如輻射暴露。這項基礎研究直接影響我們士兵的先進防護裝備的設計和材料組成。」他補充道。他們基本上是在為電磁輻射研究建立一個現實的「碰撞測試假人」。這些新的替代品是必需的，因為塑料、金屬或彈道凝膠在接觸輻射等情況下無法很好地模擬活體組織。
人類組織含有大量水分和溶解鹽，因此在吸收、導電和反射電磁能量方面會以複雜的方式行為。皮膚、骨骼和腦組織的行為也各不相同。因此，陸軍需要具有與這些組織相似的電磁特性的材料，而不僅僅是相同的重量、硬度或柔軟度。「目前在電磁傳輸或生物影響方面的研究和開發受到缺乏適當測試裝置的限制。」ARL 生物工程師克里斯·辛克斯（Chris Sinks）表示。「這些組織替代品允許快速、高效和可重複的測試，以檢驗生物影響及當前和下一代無線電頻率系統的安全暴露極限。」
他補充道。
新組織的關鍵創新包括能夠在室温下持續數月而不脱水或需要冷藏。模擬骨骼的材料也正在使用 3D 列印樹脂材料生產，這些樹脂材料包含專門設計的孔洞，可以容納凝膠或傳感器。「我們相信這項工作將有助於提高我們士兵以及任何使用發射電磁的設備的人員的安全，無論是在戰場上、醫療設備、通訊，甚至是健康改善方面。」哈斯頓表示。「就個人而言，這非常重要，也讓我感到欣慰，因為我們直接參與了士兵和公民的安全。」
未來的應用方向
展望未來，陸軍希望利用這些結果開發更好的頭盔、防護襯裡和麪料、傳感器及其他可穿戴的暴露監測設備。這也可能有助於開發更安全的雷達和通訊設備，或幫助設定現場人員的操作限制。
合成材料對軍事應用的重要性
美國陸軍的這項研究顯示了對士兵安全的重視，尤其是在面對潛在的電磁輻射威脅時。通過開發合成材料來模擬人類組織，研究人員能夠在無需活體實驗的情況下進行安全測試，這不僅提升了研究的倫理性，也加快了測試的效率。此外，這些創新材料的應用不僅限於軍事領域，還可能對醫療和通訊設備的安全性產生深遠影響，顯示出其廣泛的應用潛力。