Kalamardan ilham alan malzeme ışık, ısı ve mikrodalgaların iletimini kontrol eder – Fizik Dünyası

Kalamardan ilham alan malzeme ışık, ısı ve mikrodalgaların iletimini kontrol eder – Fizik Dünyası

Zaman Damgası: 13 Temmuz 2023 11:20

Kalamardan ilham alan malzeme
Kalamardan ilham alan: Bu çiçekli sahne, elastomer malzemeden bir diskle kaplanmıştır. Solda sıkıştırılmış malzeme ışığı engelliyor. Sağ tarafta, gerilmiş malzeme ışığın geçmesine izin veriyor. (Nezaket: ACS Nano/DOI: 10.1021/acsnano.3c01836)

Kalamarın renk değiştiren derisinden ilham alan Çin'deki araştırmacılar, görünür, kızılötesi ve mikrodalga dalga boylarındaki radyasyona karşı şeffaf ve opak olma arasında geçiş yapabilen bir malzeme tasarladılar. Liderliğinde Zichuan Xu Nanyang Teknoloji Üniversitesi'ndeki ekip, gümüş nanotel filmini özel bir elastomer çift katman üzerine püskürterek sonuca ulaştı.

Kalamarlar, derilerindeki renkleri ve desenleri değiştirme konusundaki olağanüstü yetenekleriyle tanınırlar. Doğada bunu birbirleriyle iletişim kurmak ve kendilerini avcılardan ve avlardan kamufle etmek için yaparlar.

Bazı kalamar türlerinde bu değişiklikler, cildi genişleten ve daraltan özel kaslar tarafından kontrol edilir; bazı kısımlar gerilmiş ve gergin, diğerleri ise sıkıştırılmış ve buruşmuş halde kalır. Bu, ışığı yansıtan ve dağıtan özel hücrelerin düzenini değiştirir ve sonuç, cildin genel renginde bir değişiklik olur.

Xu'nun ekibi, çalışmalarında "çift katmanlı akrilik dielektrik elastomer" malzeme kullanarak bu davranışı laboratuvarda taklit etmeye çalıştı. Düz bir şekilde gerildiğinde, malzeme genellikle görünür ve kızılötesi ışığa karşı şeffaftır; ancak sıkıştırıldığında, her iki katmanın kırılma indekslerini değiştiren kırışıklıklar ortaya çıkar.

Mekanik anahtarlama

Kırışıklıklar sonucunda gelen görünür ve kızılötesi dalgalar elastomerin içinden geçmek yerine yansır ve saçılır. Başka bir deyişle, malzeme görünür ışığı ve radyant ısıyı iletme ve engelleme arasında mekanik olarak değiştirilebilir. Bununla birlikte, malzemenin ilk enkarnasyonu mikrodalgaları bloke etme ve iletme konusunda iyi değildi çünkü mikrodalga dalga boyları kızılötesi ışıktan çok daha uzundu, dolayısıyla mikrodalgalar malzemedeki küçük kırışıklıklardan etkilenmezdi.

Mikrodalgalar için de işe yarayan bir malzeme yaratmak için Xu'nun ekibi elastomere ince bir gümüş nanotel kaplaması püskürttü. Malzemeyi çatlamaya başlayacak noktaya kadar gerdiklerinde mikrodalgaların hâlâ içinden geçebildiğini gördüler. Ancak malzeme -%30'luk bir gerilimle sıkıştırılıp kırıştığında, nanotel ağı sıkıştı, gelen mikrodalgalar, alttaki elastomer çift katman tarafından bloke edilen görünür ve kızılötesi dalgalara benzer şekilde dağıldı ve yansıtıldı.

Malzemenin şeffaflık ve opaklık arasında mekanik olarak geçiş yapma yeteneği geniş bir spektral pencereye yayıldı: tüm görünür spektrumu, 15.5 mikrona kadar kızılötesi dalga boylarını ve 24.2-36.6 mm arasındaki mikrodalga dalga boylarını kapsıyordu. Yapısı da son derece dayanıklıydı: 500 döngü esneme ve sıkıştırmaya dayanıklıyken, bu mekanik değişikliklere 1 saniyeden kısa sürede yanıt veriyordu.

Malzeme artık doğal dünyadan ilham alan giderek büyüyen teknolojiler listesine katılıyor. Xu'nun ekibi, gizlilik ve kamuflaj teknolojilerindeki yenilikler de dahil olmak üzere yakın gelecekte çok sayıda olası uygulamayı öngörüyor. Malzeme aynı zamanda içlerinden geçen ışığı ve ısıyı kontrol edebilen ve böylece binaların enerji verimliliğini artıran yeni tip akıllı pencerelerde de kullanılabilir.

Elastomerin, hastaların kalp aktivitesini izlemek için cilde yerleştirilen elektrotları kullanan elektrokardiyograflar gibi tıbbi cihazlarda da çok sayıda kullanımı olabilir. Nanotel kaplı çift katmanlı elastomer sayesinde, bir hastanın elektrokardiyograf sinyalleri günlük kullanım için bloke edilebilir, böylece hassas tıbbi bilgilerin sızdırılması önlenebilir, ardından sinyallerin bir doktor tarafından izlenmesi gerektiğinde şeffaf hale getirilebilir.

Araştırma şu şekilde açıklanmaktadır: ACS Nano.

Zaman Damgası:

Den fazla Fizik dünyası