天天棋牌手机版-有了这种材料,所有物体都将是“变色龙”…

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  来源:环球科学

  文章来源:加利福尼亚大学河滨分校

图片来源:Pixabay

  一种由纳米金颗粒构成的新型薄膜会因为任何一种变形而变色。这种前所未有的性质能让机器模拟变色龙或章鱼,以及应用于其他领域。和其他模仿自然界颜色变化的材料不同,这种材料能对各种形变比如说弯折和扭曲,产生颜色反应。覆盖这种材料的机器人能进入危险的或人类不可能进入的空间,通过外表向我们传递信息。

  比如说,一个机器人能进入到人类难以进入的水下细缝时,如果机器人的表面颜色发生变化,生物学家就能从中了解到生活在该环境中的动物所承受的压强。虽然,其他一些材料也能对形变产生反应,但只有这种材料能被打印并程序性地显示不同的复杂图案。加利福尼亚大学河滨校区的科学家制造了这种材料,并将开发的工序整理成论文,发表在《自然-通讯》杂志上。

  简单来说,纳米材料就是尺寸缩减到极其微小的材料,长宽大约数10纳米,接近一个病毒的大小。而当金和银等材料变得很小,它们显示的颜色将取决于材料的尺寸、形状和观察方向。“在这项研究中,我们把金制成纳米大小的棒状结构。如果能让棒指向特定的方向,我们就能改变它们的颜色,”化学教授Yadong Yin说,“它们朝向一个方向,可能看上去是红色的。但转45度后,颜色就可能变为绿色。”

  研究面对的问题是如何让在无数纳米棒在溶液中悬浮,并让它们指向同一方向以显示同一种颜色。他们的解决方式是在金纳米棒上焊上更小的磁纳米棒。两个不同尺寸的纳米棒被封装在一个高分子保护层中,这样它们就能保持并排,而它们的朝向能被磁铁控制。Yin说:“就像你在许多针上方放一个磁铁,针就会指向同一个方向。这就是我们控制金纳米棒颜色的方法。”

薄膜纳米棒的颜色随扭转而变化。图片来源:加利福尼亚大学河滨分校/ Yadong Yin

  当纳米棒干燥后变为薄膜,它们的朝向就会被固定,不再对磁铁产生反应。Yin说:“但是,如果薄膜是柔软的,你就能弯曲或扭转它,所以我们仍能通过改变朝向,使它们呈现不同的颜色。”其他材料比如蝴蝶翅膀,在一些角度观察会是多彩的,从其他方向观察也能发现不同的颜色。然而,这些材料的颜色变化依靠的是精确排列的微型结构,较难应用于较大的物体。但是,这种新材料能用在各种大小的物体表面,就像用喷漆为房子喷上颜色一样简单。

  虽然,这种薄膜最终是想应用于未来的机器人,但是它也能被应用与许多其他的领域。文章的第一作者、加利福尼亚大学河滨校区的化学家Zhiwei Li解释说,这种薄膜还能作为一种防伪标志,应用在在支票或纸币上。在普通的光照下,这种薄膜是灰色的,但是当你戴上太阳镜或用偏光镜下观察,就能看到复杂的花纹。此外,薄膜的颜色会因为剧烈地扭转,出现明显的变化。

  事实上,能限制这种材料应用的是我们的想象力。“艺术家能用这种材料制作迷人的绘画作品,从不同的观察角度,这些画能呈现不同的画面,”Li说,“如果能看到我们的研究和艺术结合起来,将是很棒的一件事。”

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