Исследователи разработали искусственный ‘хамелеон’ кожи, которое меняет цвет под воздействием света и может быть использован в таких приложениях, как активный камуфляж и крупномасштабных динамических дисплеев.
Материал, разработанная исследователями из Университета Кембриджа, состоит из крошечных частиц золота, покрытых полимерной оболочкой, а затем втиснулся в микрокапли воды в нефти. При воздействии тепла или света, частицы слипаются, меняя цвет материала. Результаты представлены в журнале Advanced оптических материалов.
В природе такие животные, как хамелеоны и каракатицы умеют менять цвет благодаря хроматофоры: клетки кожи сократительных волокон, которые движутся вокруг пигменты. Пигменты рассредоточиться, чтобы показать их цвет, или выдавило вместе, чтобы сделать ячейку очистить.
Искусственные хроматофоры, разработанная исследователями Кембриджского строятся по тому же принципу, но вместо сократительных волокон, их цвет-изменение способности полагаться на свет-работает нано-механизмы, а «клетки» микроскопических капель воды.
Когда материал нагревается выше 32С, наночастицы хранить большое количество упругой энергии в доли секунды, как полимерные покрытия выгнать всю воду и разрушаться. Этот эффект заставляет наночастицы связывают в плотные кластеры. Когда материал охлаждается, полимеров на воде и расширяться, и золотые наночастицы сильно и быстро разводятся, как пружина.
«Загрузка наночастиц в микрокаплях позволяет контролировать форму и размер кластеров, давая нам драматические изменения цвета,» сказал д-р Эндрю лосося из Кавендишской лаборатории Кембриджа, со-первый автор исследования.
Геометрия наночастиц, когда они связываются в кластеры определяет, какие цвета они появляются так: когда наночастицы расположены друг от друга они красные и когда они группируются, они темно-синие. Однако, капли воды и сжать кластеры частиц, заставляя их тени друг друга и сделать кластерный состояние почти прозрачный.
На данный момент материал, разработанный исследователями Кембриджа в один слой, так только могли поменять на один цвет. Однако, наночастицы различных материалов и форм, могут быть использованы дополнительные слои, чтобы сделать полностью динамический материал, как настоящий хамелеон кожи.
Исследователи также отметили, что искусственные клетки могут ‘плавать’ простыми способами, похожими на водоросли Вольвокса. Сияющий свет на один край капли приводит к поверхности, чтобы очистить к свету, толкая его вперед. При сильной освещенности, высокого давления пузырьки коротко нажать капель по поверхности.
«Эта работа представляет собой прорыв в использовании наноразмерных технологий, чтобы сделать биомимикрии», — сказал соавтор Шон Кормье. «Сейчас мы работаем, чтобы повторить это на рулонной пленки, так что мы можем сделать метров цвет меняется постельное белье. С помощью структурированного света, мы также планируем использовать свет-срабатывает плавание ‘стадо’ — капельным путем. Это будет очень интересно увидеть то, что коллективном поведении формируются».
Исследование финансировалось Европейским исследовательским советом (ERC) и инженерных и физических наук исследовательский совет (совет).
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!