イカをヒントにした素材が光、熱、マイクロ波の伝達を制御 – Physics World

中国の研究者らは、色が変化するイカの皮膚にヒントを得て、可視光、赤外線、マイクロ波の波長の放射線に対して透明と不透明を切り替えることができる材料を設計した。 によって導かれて 徐紫川 南洋理工大学の研究チームは、特殊なエラストマー二重層に銀ナノワイヤーフィルムをスプレーすることでこの成果を達成した。

イカは、皮膚の色や模様を変える驚くべき能力でよく知られています。 自然界では、彼らは互いにコミュニケーションを取り、捕食者や獲物から身を守るためにこれを行います。

イカの一部の種では、これらの変化は皮膚を拡張したり収縮させたりする特殊な筋肉によって制御されており、一部の部分は伸びて緊張したままになり、他の部分は圧縮されてしわが寄ったままになります。 これにより、光を反射および散乱する特殊な細胞の配置が変化し、その結果、皮膚全体の色が変化します。

研究の中で、徐氏のチームは「二層アクリル誘電エラストマー」材料を使用して、実験室でこの動作を模倣しようと試みた。 平らに伸ばすと、この材料は通常、可視光と赤外光に対して透明になりますが、圧縮するとしわが現れ、各二重層の屈折率が変化します。

機械式スイッチング

しわの結果、入ってくる可視波と赤外線波はエラストマーを通過せずに反射され、散乱されます。 言い換えれば、材料は可視光と輻射熱の透過と遮断を機械的に切り替えることができます。 しかし、マイクロ波の波長は赤外線よりはるかに長く、マイクロ波は材料の小さなしわの影響を受けないため、この材料の最初の具体化はマイクロ波を遮断したり透過したりすることはできませんでした。

電子レンジにも使用できる材料を作成するために、Xu のチームはエラストマーに銀ナノワイヤの薄いコーティングをスプレーしました。 亀裂が入り始めるところまで材料を引き伸ばしたところ、マイクロ波がまだまっすぐに通過できることがわかりました。 しかし、材料が-30%のひずみで圧縮され、しわが寄ってナノワイヤネットワークが圧縮されると、入ってくるマイクロ波は可視波や赤外線と同じように散乱および反射され、その下のエラストマー二重層によってブロックされました。

イカの皮膚を模倣して体温調節ブランケットを改善

透明と不透明を機械的に切り替えるこの材料の能力は、可視スペクトル全体、最大 15.5 ミクロンの赤外線波長、および 24.2 ～ 36.6 mm のマイクロ波波長をカバーする、広いスペクトル窓に及びました。 また、その構造は非常に弾力性があり、500 サイクルの伸張と圧縮に耐えながら、これらの機械的変化に 1 秒未満で応答しました。

この素材は現在、自然界からインスピレーションを得た技術の増加リストに加わりました。 Xu氏のチームは、ステルス技術や迷彩技術の革新など、近い将来に考えられる数多くの応用例を想定している。 この材料は、窓を通過する光と熱の両方を制御できる新しいタイプのスマート窓にも使用できるため、建物のエネルギー効率が向上します。

エラストマーはまた、皮膚上に配置された電極を使用して患者の心臓の活動を監視する心電計などの医療機器にも多くの用途がある可能性がある。 ナノワイヤーでコーティングされた二層エラストマーを使用すると、日常使用では患者の心電計信号をブロックして、機密の医療情報の漏洩を防ぎ、医師が信号を監視する必要があるときに透明に切り替えることができます。

研究はで説明されています ACSナノ.

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/