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Inspiriert von Squid kreieren Wissenschaftler neue Materialien, die Farbe und Textur verändern

Wollten Sie jemals, Sie könnten Ihre Hautfarbe wie einen Tintenfisch ändern, um sich in Ihre Umgebung einzufügen? Es wäre zweifellos ein nützliches Talent, um in langweiligen Meetings ein Nickerchen zu machen.

Tintenfische und Tintenfische sind einige der einzigen Tiere auf der Erde mit dieser einzigartigen Fähigkeit, mit der sie sich vor Raubtieren auf dem Meeresboden verstecken können. Mit ihren Muskeln expandieren sie oder legen Pigmentsäcke in ihrer Haut frei, um eine bestimmte Farbe oder ein bestimmtes Muster zu erzielen. Sie können ihre Haut auch nach Belieben texturieren, von glatt bis faltig oder wellig.

Jetzt hat ein Team von Wissenschaftlern der University of Connecticut einen Weg gefunden, um diesen Farb- und Texturänderungsprozess nachzubilden. Es hilft Ihnen vielleicht nicht, sich in Ihren Schreibtischstuhl einzufügen, aber es kann Ihnen helfen, neue Technologien wie Blendschutz, eingebettete Verschlüsselung, Sichtschutzfenster und sogar farblich veränderte Kleidung zu entwickeln.

Das Team unter der Leitung des Materialwissenschaftlers Luyi Sun und seines Kollegen Songshan Zeng sowie ihres Mitarbeiters Dianyun Zhang hat Materialien entwickelt, die Farbe, Textur und Transparenz verändern können. Die Materialien nutzen die Eigenschaft, die als "Mechanochromismus" oder Farbänderung aufgrund der Anwendung mechanischer Kräfte bezeichnet wird.

"Wir haben erfahren, dass einige Tintenfische ihren Hautmuskel verändern können, um einige der in ihrer Hautschicht eingebetteten Pigmente freizulegen oder freizulegen", sagt Sun. "Wir sagten 'oh, das ist etwas, was wir wahrscheinlich nachahmen könnten.'"

Das Team erstellte ein zweischichtiges Material - eine starre Folie aus Polyvinylalkohol und Tonverbundmaterial auf einer elastischeren, mit Farbstoff eingebetteten Bodenschicht aus Polydimethylsiloxan (PDMS). Die oberste Schicht entwickelt beim Dehnen winzige Risse und Grate; Das Material verrät dann, was darunter liegt. Diese Einstellung kann verwendet werden, um Materialien zu erstellen, die von transparent zu opak wechseln, lumineszierender werden oder die Farbe vollständig ändern.

Sie erzeugten auch ein Material mit einem starren oberen Film aus Polyvinylalkohol ohne den Tonverbundstoff auf einer unteren Schicht aus PDMS. Wenn das Material Feuchtigkeit ausgesetzt wird, knittert es wie menschliche Finger nach einem langen Bad. Diese Faltenbildung kann reversibel oder nicht reversibel ausgeführt werden.

Diese Technologien haben mehrere potenzielle Anwendungen, sagt Zeng. Die mechanochrome Technologie könnte verwendet werden, um intelligente Fenster zu erstellen, die in ihrem Ruhezustand klar aussehen, aber in gedehntem Zustand undurchsichtig gemacht werden können, um sofortige Privatsphäre zu schaffen. Sie könnten auch verwendet werden, um eine neue Generation von Farbwechseloptiken, Spielzeugen oder sogar Kleidungsstücken zu kreieren. Die auf Feuchtigkeit reagierende Falten-Technologie kann auch bei der Herstellung von Blendschutz-Bildschirmen für Computer, Tablets und Smartphones hilfreich sein. Die Technologie des irreversiblen Faltenwurfs kann auch zur Verschlüsselung verwendet werden - eine Nachricht ist in das Material eingebettet, das nur im angefeuchteten Zustand sichtbar ist und sofort nach dem Lesen verschwinden kann (James Bond-Stil).

Die Basismaterialien sind alle recht kostengünstig und der Prozess der Erstellung der Farb- und Texturänderungstechnologie ist laut Sun recht einfach. Er plant, mit der Industrie zusammenzuarbeiten, um in naher Zukunft realistischere Anwendungen für das Material zu entwickeln. Die nächsten Schritte werden darin bestehen, die Technologie zu verbessern und zu erweitern. Momentan muss der Farbwechsel durch UV-Licht aktiviert werden. Das Team möchte es so entwickeln, dass es bei jeder Art von Licht eingesetzt werden kann. Sie sind auch daran interessiert, neben der mechanischen Kraft auch andere Reize zu verwenden, um die Farb- und Texturänderungen herbeizuführen. Möglicherweise entsteht ein Material, das beispielsweise durch Temperaturänderungen verändert werden kann.

„Wir arbeiten derzeit sehr hart daran, uns weiter zu verbessern und Fortschritte zu erzielen, und wir haben einige wirklich gute Fortschritte erzielt“, sagt Sun.

Das Team präsentierte seine Forschungsergebnisse auf dem 252. National Meeting and Exposition der American Chemical Society, das letzte Woche in Philadelphia stattfand.

Inspiriert von Squid kreieren Wissenschaftler neue Materialien, die Farbe und Textur verändern