مواد الهام گرفته از ماهی مرکب انتقال نور، گرما و امواج مایکروویو را کنترل می کند - دنیای فیزیک

محققان چینی با الهام از تغییر رنگ پوست ماهی مرکب، ماده ای طراحی کرده اند که می تواند بین شفاف بودن و مات بودن نسبت به تابش در طول موج های مرئی، مادون قرمز و مایکروویو تغییر کند. به رهبری زیچوان خو در دانشگاه فناوری نانیانگ، تیم با پاشیدن یک لایه نانوسیم نقره روی یک لایه دولایه الاستومری تخصصی به نتیجه رسید.

ماهی مرکب به دلیل توانایی قابل توجه خود در تغییر رنگ ها و الگوهای روی پوست خود به خوبی شناخته شده اند. در طبیعت، آنها این کار را برای برقراری ارتباط با یکدیگر، و استتار خود از شکارچیان و طعمه ها انجام می دهند.

در برخی از گونه‌های ماهی مرکب، این تغییرات توسط ماهیچه‌های تخصصی کنترل می‌شوند که پوست را منبسط و منقبض می‌کنند - برخی از قسمت‌ها را کشیده و کشیده و برخی دیگر را فشرده و چروک می‌کند. این امر آرایش سلول های تخصصی را که نور را منعکس و پراکنده می کنند، تغییر می دهد و نتیجه آن تغییر در رنگ کلی پوست است.

در مطالعه خود، تیم Xu تلاش کرد تا این رفتار را در آزمایشگاه با استفاده از یک ماده "الاستومر دی الکتریک اکریلیک دولایه" تقلید کند. هنگامی که به صورت صاف کشیده می شود، مواد به طور کلی در برابر نور مرئی و مادون قرمز شفاف هستند - اما وقتی فشرده می شوند، چین و چروک هایی ظاهر می شوند که ضریب شکست هر دو لایه را تغییر می دهد.

سوئیچینگ مکانیکی

در نتیجه چین و چروک ها، امواج مرئی و مادون قرمز ورودی به جای عبور از الاستومر منعکس و پراکنده می شوند. به عبارت دیگر، این ماده می تواند به صورت مکانیکی بین انتقال و مسدود کردن نور مرئی و گرمای تابشی جابجا شود. با این حال، تجسم اولیه این ماده در مسدود کردن و انتقال امواج مایکروویو خوب نبود، زیرا طول موج مایکروویو بسیار طولانی‌تر از نور مادون قرمز است، بنابراین امواج مایکروویو تحت تأثیر چین و چروک‌های کوچک مواد قرار نمی‌گیرند.

برای ایجاد ماده ای که برای امواج مایکروویو نیز کار می کند، تیم Xu الاستومر را با پوشش نازکی از نانوسیم های نقره اسپری کردند. همانطور که آنها مواد را تا جایی که شروع به ترکیدن کرد کشش دادند، دیدند که امواج مایکروویو هنوز می توانند مستقیماً از آن عبور کنند. اما همانطور که این ماده با کرنش 30-% فشرده و چروک شد و شبکه نانوسیم را متراکم کرد، امواج مایکروویو ورودی به روشی مشابه امواج مرئی و مادون قرمز که توسط دولایه الاستومری در زیر مسدود شده بودند، پراکنده شدند و منعکس شدند.

تقلید از پوست ماهی مرکب برای بهبود پتوهای تنظیم کننده حرارت

توانایی این ماده برای جابه‌جایی مکانیکی بین شفافیت و کدورت یک پنجره طیفی گسترده را در بر می‌گیرد: کل طیف مرئی را پوشش می‌دهد، طول موج‌های مادون قرمز تا 15.5 میکرون، و طول موج‌های مایکروویو بین 24.2 تا 36.6 میلی‌متر را پوشش می‌دهد. ساختار آن نیز به طور قابل ملاحظه ای انعطاف پذیر بود: تحمل 500 چرخه کشش و فشرده سازی، در حالی که به این تغییرات مکانیکی در کمتر از 1 ثانیه پاسخ می داد.

این ماده اکنون به فهرست رو به رشدی از فناوری های الهام گرفته از دنیای طبیعی می پیوندد. تیم Xu در آینده نزدیک کاربردهای احتمالی متعددی از جمله نوآوری در فناوری‌های پنهان کاری و استتار را در نظر گرفته است. این ماده همچنین می‌تواند در انواع جدیدی از پنجره‌های هوشمند استفاده شود که می‌توانند نور و گرمای عبوری از آنها را کنترل کنند و در نتیجه کارایی انرژی ساختمان‌ها را بهبود بخشند.

این الاستومر همچنین می‌تواند کاربردهای متعددی در دستگاه‌های پزشکی مانند الکتروکاردیوگراف داشته باشد که از الکترودهایی برای نظارت بر فعالیت قلب بیماران روی پوست قرار می‌گیرد. با استفاده از الاستومر دولایه پوشش داده شده با نانوسیم، سیگنال‌های الکتروکاردیوگراف بیماران برای استفاده روزمره مسدود می‌شوند و از افشای اطلاعات حساس پزشکی جلوگیری می‌شود، سپس زمانی که سیگنال‌های آنها باید توسط پزشک نظارت شود، به شفافیت تبدیل می‌شوند.

تحقیق در شرح داده شده است ACS نانو.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/