Un matériau inspiré du calmar contrôle la transmission de la lumière, de la chaleur et des micro-ondes – Physics World

Inspirés par la couleur changeante de la peau du calmar, des chercheurs chinois ont conçu un matériau qui peut basculer entre être transparent et opaque au rayonnement dans les longueurs d'onde visibles, infrarouges et micro-ondes. Dirigé par Zichuan Xu à l'Université technologique de Nanyang, l'équipe a obtenu le résultat en pulvérisant un film de nanofils d'argent sur une bicouche élastomère spécialisée.

Les calmars sont bien connus pour leur remarquable capacité à changer les couleurs et les motifs de leur peau. Dans la nature, ils le font pour communiquer entre eux et pour se camoufler des prédateurs et des proies.

Chez certaines espèces de calmars, ces changements sont contrôlés par des muscles spécialisés qui dilatent et contractent la peau, laissant certaines parties étirées et tendues, et d'autres comprimées et ridées. Cela modifie la disposition des cellules spécialisées qui réfléchissent et diffusent la lumière, et le résultat est un changement de la couleur globale de la peau.

Dans leur étude, l'équipe de Xu a tenté d'imiter ce comportement en laboratoire en utilisant un matériau "élastomère diélectrique acrylique bicouche". Lorsqu'il est étiré à plat, le matériau est généralement transparent à la lumière visible et infrarouge - mais lorsqu'il est comprimé, des rides apparaissent qui varient les indices de réfraction de chaque bicouche.

Commutation mécanique

En raison des rides, les ondes visibles et infrarouges entrantes sont réfléchies et diffusées à partir de l'élastomère, au lieu de les traverser. En d'autres termes, le matériau peut être commuté mécaniquement entre la transmission et le blocage de la lumière visible et de la chaleur rayonnante. Cependant, cette incarnation initiale du matériau n'était pas efficace pour bloquer et transmettre les micro-ondes car les longueurs d'onde des micro-ondes sont beaucoup plus longues que la lumière infrarouge, de sorte que les micro-ondes ne sont pas affectées par les petites rides du matériau.

Pour créer un matériau qui fonctionne également pour les micro-ondes, l'équipe de Xu a pulvérisé l'élastomère avec une fine couche de nanofils d'argent. Alors qu'ils étiraient le matériau jusqu'au point où il commençait à se fissurer, ils ont vu que les micro-ondes pouvaient encore passer directement à travers. Mais comme le matériau était comprimé et froissé avec une contrainte de -30 %, compactant le réseau de nanofils, les micro-ondes entrantes étaient diffusées et réfléchies de la même manière que les ondes visibles et infrarouges, qui étaient bloquées par la bicouche élastomère en dessous.

Imitation de la peau de calmar pour améliorer les couvertures thermorégulatrices

La capacité du matériau à basculer mécaniquement entre la transparence et l'opacité s'étendait sur une large fenêtre spectrale : couvrant tout le spectre visible, les longueurs d'onde infrarouges jusqu'à 15.5 microns et les longueurs d'onde micro-ondes entre 24.2 et 36.6 mm. Sa structure était également remarquablement résistante : endurant 500 cycles d'étirement et de compression, tout en répondant à ces changements mécaniques en moins de 1 s.

Le matériau rejoint désormais une liste croissante de technologies inspirées du monde naturel. L'équipe de Xu envisage de nombreuses applications possibles dans un avenir proche, y compris des innovations dans les technologies de furtivité et de camouflage. Le matériau pourrait également être utilisé dans de nouveaux types de fenêtres intelligentes capables de contrôler à la fois la lumière et la chaleur qui les traversent, améliorant ainsi l'efficacité énergétique des bâtiments.

L'élastomère pourrait également avoir de nombreuses utilisations dans des dispositifs médicaux tels que les électrocardiographes, qui utilisent des électrodes placées sur la peau pour surveiller l'activité cardiaque des patients. Grâce à l'élastomère bicouche revêtu de nanofils, les signaux de l'électrocardiographe d'un patient pourraient être bloqués pour un usage quotidien, empêchant ainsi la fuite d'informations médicales sensibles, puis passer à la transparence lorsque leurs signaux doivent être surveillés par un médecin.

La recherche est décrite dans ACS Nano.

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• PlatoData.Network Ai générative verticale. Autonomisez-vous. Accéder ici.
• PlatoAiStream. Intelligence Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• PlatonESG. Automobile / VE, Carbone, Technologie propre, Énergie, Environnement, Solaire, La gestion des déchets. Accéder ici.
• Décalages de bloc. Modernisation de la propriété des compensations environnementales. Accéder ici.
• La source: https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/