Material yang terinspirasi dari cumi mengontrol transmisi cahaya, panas, dan gelombang mikro – Physics World

Terinspirasi oleh kulit cumi-cumi yang berubah warna, para peneliti di China telah merancang bahan yang dapat beralih antara transparan dan buram menjadi radiasi pada panjang gelombang tampak, inframerah, dan gelombang mikro. Dipimpin oleh Zichuan Xu di Universitas Teknologi Nanyang, tim mencapai hasil dengan menyemprotkan film kawat nano perak ke bilayer elastomer khusus.

Cumi-cumi terkenal karena kemampuannya yang luar biasa untuk mengubah warna dan pola pada kulitnya. Di alam, mereka melakukan ini untuk berkomunikasi satu sama lain, dan untuk menyamarkan diri dari pemangsa dan mangsa.

Pada beberapa spesies cumi-cumi, perubahan ini dikendalikan oleh otot-otot khusus yang melebarkan dan mengontraksikan kulit – membuat beberapa bagian meregang dan kencang, dan bagian lainnya terkompresi dan berkerut. Ini mengubah susunan sel-sel khusus yang memantulkan dan menyebarkan cahaya, dan hasilnya adalah perubahan warna kulit secara keseluruhan.

Dalam studi mereka, tim Xu berusaha untuk meniru perilaku ini di laboratorium dengan menggunakan bahan "elastomer dielektrik akrilik bilayer". Saat diregangkan rata, material umumnya transparan terhadap cahaya tampak dan inframerah – tetapi saat dikompresi, kerutan muncul yang memvariasikan indeks bias setiap bilayer.

Pergantian mekanis

Sebagai akibat dari kerutan, gelombang infra merah dan tampak yang masuk dipantulkan dan dihamburkan dari elastomer, bukannya melewatinya. Dengan kata lain, material dapat secara mekanis dialihkan antara mentransmisikan dan menghalangi cahaya tampak dan pancaran panas. Namun, inkarnasi awal dari material tersebut tidak bagus dalam memblokir dan mentransmisikan gelombang mikro karena panjang gelombang gelombang mikro jauh lebih panjang daripada cahaya inframerah, sehingga gelombang mikro tidak terpengaruh oleh kerutan kecil pada material tersebut.

Untuk membuat bahan yang juga berfungsi untuk gelombang mikro, tim Xu menyemprotkan elastomer dengan lapisan tipis kawat nano perak. Saat mereka merentangkan bahan tersebut ke titik di mana ia mulai retak, mereka melihat bahwa gelombang mikro masih dapat menembusnya. Tetapi karena bahan tersebut dikompresi dan dikerutkan dengan tegangan -30%, memadatkan jaringan kawat nano, gelombang mikro yang masuk tersebar dan dipantulkan dengan cara yang sama seperti gelombang tampak dan inframerah, yang diblokir oleh bilayer elastomer di bawahnya.

Meniru kulit cumi untuk meningkatkan selimut termoregulasi

Kemampuan material untuk beralih secara mekanis antara transparansi dan opasitas membentang jendela spektral yang luas: mencakup seluruh spektrum yang terlihat, panjang gelombang inframerah hingga 15.5 mikron, dan panjang gelombang gelombang mikro antara 24.2–36.6 mm. Strukturnya juga sangat tangguh: menahan 500 siklus peregangan dan kompresi, sembari merespons perubahan mekanis ini dalam waktu kurang dari 1 detik.

Materi tersebut sekarang bergabung dengan daftar teknologi yang berkembang yang terinspirasi oleh alam. Tim Xu membayangkan berbagai kemungkinan aplikasi dalam waktu dekat, termasuk inovasi dalam teknologi siluman dan kamuflase. Bahan tersebut juga dapat digunakan pada jendela pintar jenis baru yang dapat mengontrol cahaya dan panas yang melewatinya – sehingga meningkatkan efisiensi energi bangunan.

Elastomer juga memiliki banyak kegunaan dalam perangkat medis seperti elektrokardiograf, yang menggunakan elektroda yang diletakkan di kulit untuk memantau aktivitas jantung pasien. Dengan elastomer bilayer berlapis kawat nano, sinyal elektrokardiograf pasien dapat diblokir untuk penggunaan sehari-hari, mencegah bocornya informasi medis yang sensitif, kemudian diubah menjadi transparan saat sinyal mereka perlu dipantau oleh dokter.

Penelitian tersebut dijelaskan dalam ACS Nano.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Otomotif / EV, Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• BlockOffset. Modernisasi Kepemilikan Offset Lingkungan. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/