Materialul inspirat de calmar controlează transmiterea luminii, căldurii și microundelor – Physics World

Inspirați de pielea care își schimbă culoarea a calmarului, cercetătorii din China au proiectat un material care poate comuta între a fi transparent și opac la radiații la lungimi de undă vizibile, infraroșii și de microunde. Condus de Zichuan Xu de la Universitatea Tehnologică Nanyang, echipa a obținut rezultatul prin pulverizarea unui film de nanofire de argint pe un strat dublu de elastomer specializat.

Calamarii sunt bine cunoscuti pentru capacitatea lor remarcabila de a schimba culorile si modelele de pe piele. În natură, ei fac acest lucru pentru a comunica între ei și pentru a se camufla de prădători și pradă.

La unele specii de calmar, aceste modificări sunt controlate de mușchi specializați care se extind și contractă pielea - lăsând unele părți întinse și încordate, iar altele comprimate și încrețite. Acest lucru modifică aranjamentul celulelor specializate care reflectă și împrăștie lumina, iar rezultatul este o schimbare a culorii generale a pielii.

În studiul lor, echipa lui Xu a încercat să imite acest comportament în laborator utilizând un material „elastomer dielectric acrilic cu două straturi”. Când este întins plat, materialul este în general transparent la lumina vizibilă și infraroșie - dar atunci când este comprimat, apar riduri care variază indicii de refracție ai fiecărui strat dublu.

Comutare mecanică

Ca urmare a ridurilor, undele vizibile și infraroșii care intră sunt reflectate și împrăștiate din elastomer, în loc să treacă. Cu alte cuvinte, materialul poate fi comutat mecanic între transmiterea și blocarea luminii vizibile și căldura radiantă. Cu toate acestea, acea încarnare inițială a materialului nu a fost bună la blocarea și transmiterea microundelor, deoarece lungimile de undă ale microundelor sunt mult mai lungi decât lumina infraroșie, astfel încât microundele nu sunt afectate de micile riduri din material.

Pentru a crea un material care funcționează și pentru cuptoarele cu microunde, echipa lui Xu a pulverizat elastomerul cu un strat subțire de nanofire de argint. În timp ce au întins materialul până la punctul în care a început să crape, au văzut că microundele încă mai puteau trece direct. Dar, pe măsură ce materialul a fost comprimat și șifonat cu o tensiune de -30%, compactând rețeaua de nanofire, microundele de intrare au fost împrăștiate și reflectate într-un mod similar cu undele vizibile și infraroșii, care au fost blocate de stratul dublu de elastomer de dedesubt.

Imitând pielea de calmar pentru a îmbunătăți păturile termoreglatoare

Capacitatea materialului de a comuta mecanic între transparență și opacitate a cuprins o fereastră spectrală largă: acoperind întregul spectru vizibil, lungimi de undă în infraroșu de până la 15.5 microni și lungimi de undă de microunde între 24.2-36.6 mm. Structura sa a fost, de asemenea, remarcabil de rezistentă: a suportat 500 de cicluri de întindere și compresie, răspunzând în același timp la aceste modificări mecanice în mai puțin de 1 s.

Materialul se alătură acum unei liste tot mai mari de tehnologii inspirate din lumea naturală. Echipa lui Xu are în vedere numeroase aplicații posibile în viitorul apropiat, inclusiv inovații în tehnologiile stealth și camuflaj. Materialul ar putea fi folosit și în noi tipuri de ferestre inteligente care ar putea controla atât lumina, cât și căldura care trece prin ele – îmbunătățind astfel eficiența energetică a clădirilor.

Elastomerul ar putea avea numeroase utilizări și în dispozitivele medicale, cum ar fi electrocardiografiile, care folosesc electrozi plasați pe piele pentru a monitoriza activitatea inimii pacienților. Cu elastomerul dublu strat acoperit cu nanofire, semnalele electrocardiografului pacientului ar putea fi blocate pentru uzul zilnic, prevenind scurgerea informațiilor medicale sensibile, apoi transformate la transparență atunci când semnalele lor trebuie monitorizate de un medic.

Cercetarea este descrisă în ACS Nano.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. Automobile/VE-uri, carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• BlockOffsets. Modernizarea proprietății de compensare a mediului. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/