Автор AZoNano 22 октября 2020 г.

Хамелеоны хорошо известны своей способностью изменять цвет, чтобы маскироваться, общаться и контролировать свою температуру.

Вдохновленные кожей хамелеона, исследователи разработали гибкую пленку, меняющую цвет в ответ на растяжение, давление или влажность. Автор видео: Американское химическое общество.

Хотя исследователи предпринимали попытки воспроизвести эти свойства изменения цвета для мер по борьбе с подделкой, электронных дисплеев и скрытых технологий, разработанные материалы имеют ограничения.

В настоящее время ученые разработали гибкую пленку, которая изменяет цвет в ответ на влажность, давление или растяжение. Результаты исследования опубликованы в ACS Applied Materials & Interfaces .

Хамелеоны могут изменять способ отражения света от кристаллов гуанина под поверхностью, расслабляя или напрягая их кожу. Таким образом, они произвели так называемую структурную окраску. Такие структурные цвета отличаются от пигментов, которые придают их оттенки нескольким другим существам.

Исследователи смоделировали кристаллические наноструктуры кожи хамелеона в различных изменяющих цвет материалах, но их, как правило, сложно создать или они основаны на невозобновляемых нефтяных ресурсах. С другой стороны, нанокристаллы целлюлозы являются возобновляемыми и обладают способностью самостоятельно собираться в пленку с радужными структурными цветами.

Но эти пленки обычно нежные и, в отличие от кожи хамелеона, не могут быть расширены без разрушения. Фэй Сун, Ю-Чжун Ван и их сотрудники хотели создать очень гибкую пленку с использованием нанокристаллов целлюлозы, меняющих цвет при растяжении.

Команда добавила полимер, известный как PEGDA, для повышения гибкости нанокристаллов целлюлозы и использовала УФ-свет для сшивания полимера с нанокристаллами в форме стержня, таким образом синтезируя пленки с яркими радужными цветами, варьирующимися от синего до красного, в зависимости от количества PEGDA.

Пленки были гибкими и прочными, увеличиваясь до 39% от своей реальной длины, прежде чем они наконец сломались. При растяжении цвет одной пленки медленно менялся с красного на зеленый, а затем снова возвращался в исходное состояние при расслаблении.

Исследователи полагают, что это первый случай, когда для материалов с нанокристаллами целлюлозы были достигнуты обратимые структурные изменения цвета, вызываемые растяжением и релаксацией – яркие и видимые невооруженным глазом.

Более того, пленка также меняла свой цвет в зависимости от влажности и давления, что позволяло исследователям отображать или скрывать надписи, созданные без чернильного пера. Новый умный скин на биологической основе может использоваться для шифрования, измерения деформации и защиты от подделок.

Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая, Фондом науки и технологий для выдающихся молодых ученых провинции Сычуань, Государственной ключевой лабораторией инженерии полимерных материалов и фондами фундаментальных исследований для центральных университетов.

Ссылка на журнал:

Zhang, Z.-L., и др. . (2020) Вдохновленная хамелеонами переменная окраска, обеспечиваемая очень гибкой пленкой из фотонной целлюлозы. Прикладные материалы и интерфейсы ACS . doi.org/10.1021/acsami.0c13551.

Источник: https://www.acs.org/