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像墨魚一樣改變顏色和紋理的新材料
發布:shadow   時間:2015/4/29 9:21:18   閱讀:2871 
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材料與測試:像墨魚一樣改變顏色和紋理的新材料

納米材料為科學家們提供了大量的研究仿生學的方法途徑。例如,在聚合物材料中加入納米棒用以模擬兩棲動物重新長出失去肢體的能力,或者是研究使壁虎能夠在天花板上行走的粘性性質。
 
現在,來自美國內布拉斯加林肯大學的研究人員從自然界中善于偽裝的墨魚身上找到了靈感,研發出了一種只需在光脈沖下曝光幾秒鐘的時間,顏色和紋理都會發生改變的材料。“改變顏色相對來說是比較容易的,用一臺電視機就可以做到”,內布拉斯加林肯大學的副教授LiTan說道:“改變材料的紋理是比較困難的,我們需要把兩者同時結合起來”。其研究成果發表在美國化學學會主辦的雜志《Applied Materials and Interfaces》上。
 
為了達到這種效果,研究人員將一種膠體放在一個具有多層結構的材料中,這種多層結構包括:熱絕緣的底層,光吸收的中間層和液體的頂層。膠體是一種基本材料,指得是微小的顆粒懸浮在某種液體中并保持均勻分散,又稱膠狀分散體。在這項研究里用到的分散顆粒是由堿石灰,玻璃或者銅組成的。在實際情況中,當一束激光照射到這種材料的表面,光線則開始“溫暖”吸收了它的像素(這些像素和照射到它們的激光永遠都是不一樣的,例如,綠色像素吸收紅光)。這樣造成溫度的升高將會導致材料表面發生微小的裂縫或者是在材料內部發生迸裂現象。這些微小的裂縫會使得膠體移動到被激光照射到的區域,因此它們就表現出材料表面被照射到的顏色。也即,如果光線是紅光,綠色像素將會被加熱,那么膠體將會移動到綠色像素所在的區域,覆蓋住這些像素,因此材料的表面就只呈現出紅色了。另一方面,如果使用紫光,紅色像素將會被掩蓋掉,并且綠色像素就可以表現出來了。
 
這種光和熱的結合使得研究者們可以在材料的表面刻畫不同的圖案,其方法主要是通過改變光線的軌跡或者將讓光線透過事先放在這種結構表面上的透明的圖像。為了證實這方面的技術,研究者們在這種材料表面上寫下了幾個字,畫了一個棋盤狀圖案,當材料冷卻下來后,棋盤和字都不見了,但當重新加熱后,它們又出現了。
 
對于這項科技最明確的一個應用將會是用于某些偽裝領域,然而,研究者們承認不太可能立即就實現這個應用。相反,他們發現了一些更為直接的用途,用作指導組裝微型膠體的工具,或者用在生物組織方面,加速細胞在生長過程中的積累量。
 
“從小型模塊出發,將它們組裝成大型結構往往需要很長的一段時間”,Tan說道:“但是在我們的案例中,卻不存在這種問題”。
 


來源:材料與測試
譯者:vince
譯自spectrum.ieee.org
 
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