Материал, вдохновленный кальмарами, контролирует передачу света, тепла и микроволн

Вдохновленные меняющей цвет кожей кальмара, исследователи из Китая разработали материал, который может переключаться между прозрачностью и непрозрачностью при излучении в видимом, инфракрасном и микроволновом диапазонах. Под руководством Цзычуань Сюй В Технологическом университете Наньян команда добилась результата, напылив серебряную нанопроволоку на специальный двухслойный эластомер.

Кальмары хорошо известны своей замечательной способностью менять цвета и узоры на своей коже. В природе они делают это, чтобы общаться друг с другом и маскироваться от хищников и добычи.

У некоторых видов кальмаров эти изменения контролируются специализированными мышцами, которые расширяют и сжимают кожу, в результате чего одни ее части растягиваются и натягиваются, а другие сжимаются и сморщиваются. Это изменяет расположение специализированных клеток, которые отражают и рассеивают свет, и в результате меняется общий цвет кожи.

В своем исследовании команда Сюй попыталась имитировать это поведение в лаборатории, используя материал «двухслойный акриловый диэлектрический эластомер». В растянутом виде материал обычно прозрачен для видимого и инфракрасного света, но при сжатии появляются морщины, которые изменяют показатели преломления каждого двойного слоя.

Механическое переключение

В результате складок поступающие видимые и инфракрасные волны отражаются и рассеиваются от эластомера, а не проходят сквозь него. Другими словами, материал можно механически переключать между пропусканием и блокированием видимого света и теплового излучения. Однако этот первоначальный вариант материала не был хорош для блокирования и передачи микроволн, потому что длина волны микроволн намного длиннее инфракрасного света, поэтому микроволны не подвержены влиянию мелких складок в материале.

Чтобы создать материал, который также подходит для микроволн, команда Сюй покрыла эластомер тонким слоем серебряных нанопроволок. Когда они растянули материал до точки, где он начал трескаться, они увидели, что микроволны все еще могут проходить сквозь него. Но по мере того, как материал сжимался и сморщивался с деформацией -30%, уплотняя сеть нанопроводов, поступающие микроволны рассеивались и отражались так же, как видимые и инфракрасные волны, которые блокировались двойным слоем эластомера под ним.

Имитация кожи кальмара для улучшения терморегуляции одеял

Способность материала механически переключаться между прозрачностью и непрозрачностью охватывала широкое спектральное окно: охватывая весь видимый спектр, инфракрасные длины волн до 15.5 микрон и микроволновые длины волн от 24.2 до 36.6 мм. Его структура также была удивительно эластичной: выдерживала 500 циклов растяжения и сжатия, реагируя на эти механические изменения менее чем за 1 секунду.

Материал теперь присоединяется к растущему списку технологий, вдохновленных миром природы. Команда Сюй предполагает множество возможных применений в ближайшем будущем, включая инновации в технологиях скрытности и маскировки. Этот материал также можно использовать в новых типах интеллектуальных окон, которые могут контролировать как свет, так и тепло, проходящее через них, тем самым повышая энергоэффективность зданий.

Эластомер также может иметь многочисленные применения в медицинских устройствах, таких как электрокардиографы, в которых используются электроды, размещенные на коже, для контроля сердечной деятельности пациентов. С помощью двухслойного эластомера с покрытием из нанопроволоки сигналы электрокардиографа пациентов могут блокироваться для повседневного использования, предотвращая утечку конфиденциальной медицинской информации, а затем переключаться на прозрачность, когда их сигналы должны контролироваться врачом.

Исследование описано в ACS Nano.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Автомобили / электромобили, Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• Смещения блоков. Модернизация права собственности на экологические компенсации. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/squid-inspired-material-controls-the-transmission-of-light-heat-and-microwaves/