Исследователи из КНР и Сингапура, вдохновленные свойствами кожи кальмара, разработали мягкую пленку, которая может регулировать свою прозрачность в широком диапазоне длин волн – видимом, инфракрасном и микроволновом – одновременно. Об этом сообщает Science Blog. Перевод основных положений публикации представлен изданием discover24.ru.
Современные технологии позволяют одним щелчком переключателя быстро менять материалы с темных на светлые или с холодных на горячие, просто блокируя или пропуская определенные длины волн. Теперь группа исследователей сообщила в авторитетном научном журнале ACS Nano, который издает Американское химическое общество, о разработке ими мягкой пленки, которая может регулировать свою прозрачность одновременно в очень широком диапазоне длин волн – видимом, инфракрасном и микроволновом.
Китайские ученые Йи Ян из Колледжа электронных наук и инженерии Нанкинского университета, Гуанбинь Цзи из Колледжа материаловедения и технологий Нанкинского университета аэронавтики и астронавтики, а также Чжичуань Дж. Сюй из Школа материаловедения и инженерии Наньянского технологического университета в Сингапуре продемонстрировали разработанный ими новый материал в «умных окнах» и других в приложениях для мониторинга здоровья и управления температурой.
Уникальные для кожи кальмаров и других головоногих иридоциты и хроматофоры обратимо меняют свою ориентацию и изменяют внешний вид животных – например, переходя от морщинистого к растрескивающемуся. Обратив внимание на этот эффект, ученые разработали искусственные материалы, которые переходят от отражения к передаче длин волн видимого и инфракрасного диапазонов.
Поскольку микроволны намного более широки по своим диапазонам, чем поверхностные структуры, они не столь подвержены влиянию. Однако недавно исследователи обнаружили, что плотные сети электропроводящих материалов, таких как серебряные нанопровода, способны блокировать микроволны.
Китайские исследователи и их коллеги из Сингапура поставили целью интегрировать поверхностные структуры с проводящей сетью в мягкую пленку, которая могла бы быстро переключаться между экранированием видимых и микроволновых диапазонов и пропусканием их.
Исследователи создали двухслойную пленку путем распыления тонкого покрытия из серебряных нанопроволок на растянутый эластомер. При растяжении и сжатии материала на металлической поверхности соответственно образуются трещины либо неровные складки.
Затем, когда исследователи сжали материал до деформации -30%, он блокировал свет, улавливал инфракрасное тепло и экранировал до 99,9% микроволн, которые могли мешать работе устройств. А по мере того, как материал растягивался, расширение было напрямую связано с увеличением оптической прозрачности и тепла и микроволн, которые он пропускал.
В конечном итоге научная группа продемонстрировала, как полученный ими новый материал можно использовать для различных целей, в частности:
- для передачи или блокировки сигналов беспроводной электрокардиографии;
- как одеяло, чтобы удерживать тепло тела или позволять ему улетучиваться;
- для отслеживания движений, поскольку материалы вызывают изменения температуры, которые обнаруживаются инфракрасными камерами.
Исследователи говорят, что способность их системы многократно и быстро изменять свою прозрачность может также принести пользу технологиям динамического камуфляжа, энергоэффективным зданиям, различным адаптивным персональным и медицинским устройствам.