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Nanomachines功率色彩改变人工'Chameleon Skin'[视频]

时间:2021-12-20 17:58:00来源:

研究人员已经开发了人工'变色龙皮肤',在暴露于光线时会改变颜色,可用于诸如主动伪装和大规模动态显示器等应用中。

由剑桥大学的研究人员开发的材料由涂在聚合物壳中的微小颗粒,然后挤压成油中的水微量液体。当暴露于热量或光时,颗粒粘在一起,改变材料的颜色。结果报告在轴颈高级光学材料中。

本质上,由于染色蛋白:具有染色体:皮肤细胞,带有相隔纤维的皮肤细胞。颜料散开以显示它们的颜色,或者挤在一起以使细胞清除。

由剑桥研究人员开发的人工染色菌构建在相同的原理上,而是代替收缩纤维,它们的变色能力依赖于发光的纳米机制,“细胞”是微观水滴。

当材料被加热以上32℃时,纳米颗粒在一秒钟的一部分中储存大量的弹性能量,因为聚合物涂层排出所有水和塌陷。这具有迫使纳米颗粒将纳米颗粒粘合成紧密簇的效果。当材料冷却时,聚合物在水中取出并膨胀,并且金纳米颗粒强烈且迅速推开,如弹簧一样。

“将纳米颗粒加载到微型电流中允许我们控制群集的形状和尺寸,给我们戏剧性的颜色变化,”该研究的Co-First作者剑桥的卡文德实验室博士说。

当它们结合到簇中时纳米颗粒的几何形状决定了它们所出现的颜色,当纳米颗粒分开时它们是红色的,当它们聚集在一起时它们是深蓝色的。然而,水滴也压缩了粒子簇,使它们彼此阴影并使聚类状态几乎透明。

目前,剑桥研究人员开发的材料处于单层,因此只能改变为单一颜色。然而,不同的纳米粒子材料和形状可用于额外的层以制造完全动态的材料,如真正的变色龙皮肤。

研究人员还观察到人造细胞可以以简单的方式“游泳”,类似于藻类Volvox。在液滴的一个边缘上闪耀光导致表面朝向光线剥落,向前推动它。在更强烈的照明下,高压气泡短暂形成以沿着表面推动液滴。

“这项工作是使用纳米镜头技术做生物机构的大进步,”联合作用的肖恩鸬鹚说。“我们现在正在努力在卷到卷电影上复制这一点,以便我们可以制造米的变色床单。使用结构灯我们还计划使用光触发的游泳为“群群”液滴。看看产生了什么集体行为真的很令人兴奋。“

该研究由欧洲研究委员会(ERC)和工程和物理科学研究委员会(EPSRC)提供资金。

参考:安德鲁r salmon等。'运动人工染色体:用于微型电动机运动和颜色变化的光触发纳米粒子。先进的光学材料(2019)。DOI:10.1002 / ADOM.201900951

图像:Egor Kamelev.

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