在一个寒冷的冬天，莫内什·厄普曼玉和他的儿子在波士顿郊外的家附近散步。 他们经过一株杜鹃花丛，茂密的绿叶蜷缩成一根细细的管子，从茎上垂着。 它看起来死了，或者死了。

但是，当东北的机械和工业工程教授Upmanyu几天后，在一个温暖的日子里，工厂似乎恢复了活力。 叶子平展，向上向太阳升起。 他儿子有一个问题：为什么？

“我没有答案，”厄普曼玉说。 但他决定找出答案。

厄普曼玉研究不同材料的结构特性，以及它们对刺激的反应，用于微电子或机器人系统。 在本月《皇家学会界面杂志》封面上的一篇论文中，厄普曼玉和他的同事们研究了杜鹃如何卷曲和下垂的机械方面。

Upmanyu说：“在机器人、微电子设备中，你需要设计开关，这些开关可以根据温度、光线甚至触摸等刺激来实现接触和断开。 这种理解对于设计智能、活跃的结构是非常重要的。

在这个特殊的例子中，它归结为水的运动，厄普曼玉说。 当温度下降时，水从茎进入叶片，导致茎下垂。 水通过叶子分布不均匀，当它结冰时，它会使叶子的顶部膨胀，底部收缩。 这使叶子开始卷曲。

如果那是它的末端，那么叶子会均匀地向下卷曲，导致倒置的杯子形状。 这项研究的主要作者、中国科技大学的一位教授王海龙说，导致叶子卷成一支紧绷的雪茄的是它们的硬刺，或中脉，它们沿着叶子的中心跑。

2010年获得东北博士学位的王说：“这片叶子不能弯曲成圆顶状的半球形结构，它只能沿着一个方向弯曲。 曲率只沿一个方向发展，但它被放大了。

当研究人员从杜鹃花的叶子中剪下条，将它们从中脉中分离出来时，它们会卷曲并松散地向各个方向扭曲。 但由于卷曲受到中脉的限制，这些力量被重定向到一个方向，导致更紧的卷曲。

弗吉尼亚理工大学的生态学家埃里克尼尔森说：“这对我来说是个惊喜。 “我认为移动的动力是水平的，因为叶子从边缘向下卷曲。”

尼尔森说，这种冰壶的生物学原因是帮助这些植物在冬天生存。

杜鹃花在整个冬天都保留着它们的绿叶，尽管生长在恶劣的高山条件下。 当周围的落叶树失去它们的叶子时，额外的阳光到达了杜鹃花。 但在最冷的天气，他们不能使用它-他们的新陈代谢关闭。

尼尔森说：“因此，他们正在接受辐射，而且他们不具备将辐射穿梭到光合作用的生化机制。” “它们有很多能量进入叶子，与它无关。”

辐射会破坏树叶。 通过卷曲和下垂，杜鹃叶大大减少了阳光击中他们时，他们不能使用它。

乌普曼玉说，这也可能帮助他们在霜冻后解冻得更慢。 如果叶片解冻和解冻太快，霜针会刺穿和损坏叶片表面。

了解这些机制如何在杜鹃花中发挥作用，可能有助于科学家设计更能抵御寒冷天气的作物。 但Upmanyu也对这些相同的原理如何应用于工程感兴趣。

厄普曼玉说：“我对床单如何改变形状和如何编程智能结构感兴趣，大自然往往提供了强有力的策略，等待开发。” “这是一个可逆形变的美丽例子，温度驱动的水运动是一种刺激。

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