工程师创造可以改变颜色和纹理的合成材料

作者:司空添

<p>图像显示由新合成弹性体材料产生的纹理(顶部)和荧光(底部),可以模仿章鱼和其他头足类动物的一些伪装能力</p><p>一组工程师开发出一种新的合成材料,可以改变其荧光和纹理</p><p>应对电压变化的反应包括章鱼,鱿鱼和墨鱼在内的头足类动物是自然界最娴熟的伪装艺术家之一,能够在几秒钟内改变皮肤的颜色和质地,融入周围环境 - 长期以来,工程师一直在努力复制合成材料现在,研究人员团队比以往任何时候都更接近实现这一目标,通过远程控制创建一种可以根据需要同时改变其颜色或荧光及其纹理的柔性材料</p><p>他们的研究成果发表在自然通讯杂志上,由麻省理工学院助理教授领导的一个小组的论文发表机械工程学院赵玄和杜克大学化学教授Stephen Craig Zhao本月从杜克大学加入麻省理工学院并与土木与环境工程系联合任命说新材料本质上是一层电活动弹性体可以非常容易地适应标准制造工艺并使用现成的材料这可以使它成为比其他由单独制造的电子模块组装的更经济的动态伪装材料尽管其最直接的应用可能是军事的,赵说相同的基本方法最终可能导致大型柔性显示屏和船舶防污涂料的生产在其最初的概念验证演示中,材料可以配置为响应纹理和荧光,纹理和颜色的变化此外,虽然目前的版本可以产生有限的范围颜色,没有理由不能增加调色板的范围,克雷格说研究人员创造的材料可以重现头足类动物快速改变颜色和纹理的能力信用:Melanie Gonick / MIT从自然中学习头足类动物使用肌肉实现其显着的颜色变化可以改变皮肤内微小色素囊的形状 - 例如,收缩,将几乎看不见的圆形颜色变成宽阔平整的形状,清晰可见“处于放松状态,它非常小”,赵说,但当肌肉收缩时,“他们将球伸展成薄饼,用它来改变肤色</p><p>肌肉收缩也会改变皮肤纹理,例如从光滑到凹凸不平”章鱼使用这种机制来伪装和发信号,他说并补充道,“我们从这个想法中获得灵感,来自这个奇妙的生物”新的合成材料是一种弹性体,一种柔韧的,可拉伸的聚合物“它改变了它的荧光麻省理工学院博士后王启明和论文的第一作者“我们利用了一种我们发现的物理现象”说:在2011年,施加电压可以动态改变弹性体的表面纹理,“赵说:”弹性体的纹理和变形进一步激活了嵌入弹性体中的特殊机械响应分子,导致其发出荧光或响应电压变化而变色, “克雷格补充说”一旦释放电压,弹性体和分子都会恢复到松弛状态 - 就像头肌皮肤松弛一样“快速变化的多种用途虽然部队和车辆经常从一个环境移动到另一个环境,但它们目前是限于固定的伪装图案,可能在一个环境中有效,但在另一个环境中伸出像拇指一样的拇指使用像这样的系统赵建议说,无论是制服还是车辆,都是新的弹性体,可以让迷彩图案不断变化以响应周围环境“美国军方花费数百万开发不同种类的迷彩图案,但它们都是静态的,”赵说“现代战争要求部队在单次任务中部署在许多不同的环境中</p><p>该系统可能允许在不同环境中进行动态伪装赵说:“另一个重要的潜在应用是船体上的防污涂层,其中微生物和藤壶等生物会积聚并显着降低船舶推进效率</p><p>早期的实验表明,即使是短暂的变化表面纹理,从快速运动所需的光滑表面到粗糙,凹凸不平的纹理,可以快速去除90%以上的生物污垢.Sanan Bao是一位没有参与这项研究的化学工程教授</p><p>这是“鼓舞人心的工作”和“聪明的想法”她补充道,“我认为重要的是将机械化学反应的能力与电子寻址结合起来,以便它们可以按需求可逆地诱导荧光模式”鲍提醒研究人员仍然面临一个重大挑战:“目前他们只能在每种材料中诱发一种模式对b来说很重要能够改变模式“除了赵,克雷格和王,该团队还包括杜克大学学生Gregory Grossweiler这项工作得到了美国海军研究办公室,美国陆军研究实验室和陆军研究办公室以及国家科学基金会出版物:王启明等,“头足动物设计的电 - 机械 - 化学响应弹性体,用于按需荧光图案”,Nature Communications 5,文章编号:4899; doi:101038 / ncomms5899来源:David L Chandler,麻省理工学院新闻图:王启明,....

下一篇 : 合成材料模仿生物