Kalmaaridest inspireeritud materjal kontrollib valguse, soojuse ja mikrolainete edastamist – Physics World

Inspireerituna kalmaari värvimuutvast nahast on Hiina teadlased välja töötanud materjali, mis võib muutuda läbipaistva ja läbipaistmatu kiirguse vahel nähtaval, infrapuna- ja mikrolainepikkusel. Eesotsas Zichuan Xu Nanyangi tehnikaülikoolis saavutas meeskond tulemuse, pihustades hõbedast nanotraadist kilet spetsiaalsele elastomeeri kahekihilisele kihile.

Kalmaar on hästi tuntud oma märkimisväärse võime poolest muuta oma naha värve ja mustreid. Looduses teevad nad seda omavahel suhtlemiseks ning kiskjate ja saakloomade eest maskeerimiseks.

Mõnede kalmaariliikide puhul juhivad neid muutusi spetsiaalsed lihased, mis laiendavad ja tõmbuvad kokku naha – jättes mõned osad venitatud ja pingul ning teised kokkusurutud ja kortsuliseks. See muudab valgust peegeldavate ja hajutavate spetsiaalsete rakkude paigutust ning tulemuseks on muutus naha üldises värvitoonis.

Oma uuringus üritas Xu meeskond seda käitumist laboris jäljendada, kasutades "kahekihilist akrüüldielektrilist elastomeeri". Lamedale venitamisel on materjal üldiselt nähtavale ja infrapunavalgusele läbipaistev, kuid kokkusurumisel tekivad kortsud, mis muudavad iga kaksikkihi murdumisnäitajaid.

Mehaaniline lülitus

Kortsude tulemusena peegelduvad sissetulevad nähtavad ja infrapunalained elastomeerist läbi ja hajuvad, mitte ei läbi. Teisisõnu saab materjali mehaaniliselt lülitada nähtava valguse ja kiirgava soojuse edastamise ja blokeerimise vahel. Materjali esialgne kehastus ei olnud aga hea mikrolainete blokeerimiseks ja edastamiseks, kuna mikrolainete lainepikkused on infrapunavalgusest palju pikemad, mistõttu materjali väikesed kortsud ei mõjuta mikrolaineid.

Ka mikrolaineahjude jaoks sobiva materjali loomiseks pihustas Xu meeskond elastomeeri õhukese hõbedaste nanojuhtmete kattega. Kui nad venitasid materjali punktini, kus see pragunema hakkas, nägid nad, et mikrolained suutsid ikka veel otse läbi läbida. Kuid kuna materjal oli kokku surutud ja kortsutatud -30% pingega, tihendades nanojuhtmevõrku, hajusid sissetulevad mikrolained laiali ja peegeldusid sarnaselt nähtavale ja infrapunalainetele, mille all olev elastomeeri kaksikkiht blokeeris.

Kalmaari naha jäljendamine termoreguleerivate tekkide parandamiseks

Materjali võime mehaaniliselt lülituda läbipaistvuse ja läbipaistmatuse vahel hõlmas laia spektrakent: hõlmas kogu nähtava spektri, infrapuna lainepikkused kuni 15.5 mikronini ja mikrolaine lainepikkused vahemikus 24.2–36.6 mm. Selle struktuur oli ka märkimisväärselt vastupidav: talus 500 venitus- ja kokkusurumistsüklit, reageerides samal ajal nendele mehaanilistele muutustele vähem kui 1 sekundiga.

Materjal liitub nüüd kasvava loodusmaailmast inspireeritud tehnoloogiate nimekirjaga. Xu meeskond näeb lähitulevikus ette mitmeid võimalikke rakendusi, sealhulgas varjamis- ja kamuflaažitehnoloogia uuendusi. Materjali saaks kasutada ka uut tüüpi nutikates akendes, mis suudaksid juhtida nii valgust kui ka neid läbivat soojust – parandades seeläbi hoonete energiatõhusust.

Elastomeeril võib olla palju kasutusvõimalusi ka meditsiiniseadmetes, näiteks elektrokardiograafides, mis kasutavad nahale asetatud elektroode patsientide südametegevuse jälgimiseks. Nanotraadiga kaetud kahekihilise elastomeeriga saab patsientide elektrokardiograafi signaalid igapäevaseks kasutamiseks blokeerida, vältides tundliku meditsiinilise teabe lekkimist, ning seejärel lülitada need läbipaistvaks, kui arst peab nende signaale jälgima.

Uuringut kirjeldatakse artiklis ACS Nano.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/