חומר בהשראת דיונונים שולט בהעברת האור, החום והמיקרוגל - עולם הפיזיקה

בהשראת העור המשתנה בצבע של דיונונים, חוקרים בסין עיצבו חומר שיכול לעבור בין שקוף ואטום לקרינה באורכי גל גלויים, אינפרא אדום ומיקרוגל. בראשותו של Zichuan Xu באוניברסיטה הטכנולוגית של Nanyang, הצוות השיג את התוצאה על ידי ריסוס סרט ננו-חוטי כסף על גבי דו-שכבה מיוחדת של אלסטומר.

דיונונים ידועים ביכולתם המדהימה לשנות את הצבעים והדוגמאות על עורם. בטבע, הם עושים זאת כדי לתקשר זה עם זה, ולהסוות את עצמם מפני טורפים וטרפים.

במיני דיונונים מסוימים, שינויים אלו נשלטים על ידי שרירים מיוחדים המתרחבים ומכווצים את העור - מותירים חלקים מסוימים מתוחים ומתוחים, ואחרים דחוסים ומקומטים. זה משנה את סידור התאים המיוחדים המשקפים ומפזרים אור, והתוצאה היא שינוי בצבע הכללי של העור.

במחקר שלהם, הצוות של Xu ניסה לחקות התנהגות זו במעבדה על ידי שימוש בחומר "אלסטומר אקרילי דיאלקטרי דו-שכבתי". כאשר הוא נמתח שטוח, החומר הוא בדרך כלל שקוף לאור גלוי ואינפרא אדום - אך כאשר הוא דחוס, מופיעים קמטים שמשנים את מדדי השבירה של כל דו-שכבה.

מיתוג מכני

כתוצאה מהקמטים, גלים נראים ואינפרא אדום נכנסים משתקפים ומתפזרים מהאלסטומר, במקום לעבור דרכו. במילים אחרות, ניתן להחליף את החומר באופן מכני בין שידור וחסימת אור נראה וחום קורן. עם זאת, הגלגול הראשוני הזה של החומר לא היה טוב בחסימה והעברת גלי מיקרו מכיוון שאורך גל מיקרוגל ארוך בהרבה מאור אינפרא אדום, ולכן גלי המיקרו אינם מושפעים מהקמטים הקטנים בחומר.

כדי ליצור חומר שעובד גם עבור מיקרוגלים, הצוות של Xu ריסס את האלסטומר בציפוי דק של ננו-חוטי כסף. כשהם מתחו את החומר עד לנקודה שבה הוא התחיל להיסדק, הם ראו שגלי מיקרו עדיין מסוגלים לעבור ישר. אבל כשהחומר נדחס וקמט במתח של -30%, מה שדחס את רשת הננו-חוטים, התפזרו גלי המיקרו הנכנסים והשתקפו בצורה דומה לגל הגלים הנראים והאינפרא אדום, שנחסמו על ידי שכבת האלסטומר שמתחת.

חיקוי עור דיונון כדי לשפר שמיכות מווסתות חום

היכולת של החומר לעבור באופן מכני בין שקיפות לאטימות השתרעה על חלון ספקטרלי רחב: מכסה את כל הספקטרום הנראה, אורכי גל אינפרא אדום של עד 15.5 מיקרון ואורכי גל מיקרוגל בין 24.2-36.6 מ"מ. המבנה שלו היה גם גמיש להפליא: סבל 500 מחזורי מתיחה ודחיסה, תוך תגובה לשינויים מכניים אלה תוך פחות משנייה אחת.

החומר מצטרף כעת לרשימה הולכת וגדלה של טכנולוגיות בהשראת עולם הטבע. הצוות של Xu צופה יישומים אפשריים רבים בעתיד הקרוב, כולל חידושים בטכנולוגיות התגנבות והסוואה. החומר יכול לשמש גם בסוגים חדשים של חלונות חכמים שיוכלו לשלוט הן באור והן בחום העוברים דרכם - ובכך לשפר את היעילות האנרגטית של מבנים.

לאלסטומר יכולים להיות שימושים רבים גם במכשירים רפואיים כגון אלקטרוקרדיוגרפים, המשתמשים באלקטרודות המונחות על העור כדי לנטר את פעילות הלב של החולים. בעזרת האלסטומר הדו-שכבתי המצופה ננו-חוטי, ניתן היה לחסום את אותות האלקטרוקרדיוגרף של המטופל לשימוש יומיומי, למנוע דליפה של מידע רפואי רגיש, ואז לעבור להיות שקוף כאשר האותות שלהם צריכים להיות במעקב על ידי רופא.

המחקר מתואר ב ACS ננו.

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. רכב / רכבים חשמליים, פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• BlockOffsets. מודרניזציה של בעלות על קיזוז סביבתי. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/