模仿熱帶魚(yú)的變色材料

朱崇愷

模仿阿氏霓虹脂鯉表面變色的原理制作變色材料

受到阿氏霓虹脂鯉（又稱日光燈魚(yú)）身體表面閃爍色彩的啟發(fā)，北卡羅來(lái)納州立大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)出了一種通過(guò)操縱材料中納米結(jié)構(gòu)柱的方向來(lái)改變材料顏色的技術(shù)。“阿氏霓虹脂鯉可以通過(guò)改變皮膚中微小血小板的角度來(lái)控制其身體表面鮮艷的條紋?！北笨_來(lái)納州立大學(xué)機(jī)械和航空航天工程系副教授張志豪（音譯）說(shuō)。

“為了對(duì)這個(gè)概念進(jìn)行驗(yàn)證，我們創(chuàng)造了一種能夠展示相似功能的材料。具體來(lái)說(shuō)，我們可以使用磁場(chǎng)改變納米柱陣列的方向，進(jìn)而改變材料的顏色?！北笨_來(lái)納州博士生、論文第一作者羅志仁（音譯）說(shuō)。最終完成的變色材料由四層組成，襯底為硅材料，表面涂覆一種嵌有氧化鐵納米顆粒的聚合物。該聚合物層內(nèi)規(guī)則地排列出微米寬的小塊。中間層是含有自由浮動(dòng)的氧化鐵納米顆粒的水溶液。當(dāng)在基板下方施加垂直磁場(chǎng)時(shí)，磁場(chǎng)會(huì)將浮動(dòng)的納米顆粒拉成隊(duì)列。通過(guò)改變磁場(chǎng)的方向，研究人員可以改變納米粒子柱的方向。而改變納米粒子柱的角度就會(huì)改變材料所反射的最強(qiáng)光的波長(zhǎng)，實(shí)際上，這就改變了材料的顏色。

“我們可以通過(guò)控制聚合物基板上的基座陣列來(lái)改變材料的基線顏色，”張教授說(shuō)，“接下來(lái)的工作包括微調(diào)納米粒子柱陣列的幾何形狀以提高色彩的純度。我們還計(jì)劃開(kāi)發(fā)集成電磁鐵，以實(shí)現(xiàn)更多的可編程色彩轉(zhuǎn)換。”