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像烏賊一樣變色的超材料即將出現

2015年02月25日10:48    來源:中國科技網-科技日報     手機看新聞

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  烏賊是自然界中的偽裝大師,它們的皮膚有著令人匪夷所思的強大變色能力,能瞬間改變自己的顏色,完美融入周邊的環境。現在,這一令人拍案叫絕的技術或許很快就將為人所用了。

  據物理學家組織網日前報道,美國萊斯大學納米光子學實驗室(LANP)公布了一項研究成果,使“烏賊皮”超材料的制造邁出了關鍵的一步。被形容為“烏賊皮”的該類材料可以感知到周邊環境顏色,並自動改變自身顏色與周邊環境融為一體,實現人們期待已久的完美光學偽裝。

  這次公布的成果是一項全新的彩色顯示技術,使用了通常應用於頂級液晶電視和顯示器的鋁納米粒子,可以顯示出生動的紅、藍、綠三色,初步解決了“烏賊皮”顯示顏色的難關。該研究成果發表在近期的美國《國家科學院學報》網絡版上。

  這項突破性發現來自萊斯大學自2010年起啟動的系列研究中的最新成果。該系列研究旨在制作出能模仿頭足類動物(以烏賊、章魚、魷魚為代表)變色能力的超材料。

  LANP主管、該項目共同作者之一的內奧米·哈拉斯表示,研究小組的目標就是模仿這些神奇的動物皮膚,以同樣的方式將分布式光傳感和處理能力完美結合,並實現於超材料當中。為成功制造出“烏賊皮”,工程師們面臨著兩大挑戰:一是要創造出一種能像烏賊皮膚一樣感知到周圍環境光線顏色的材料,二是要設計出一種能夠對感知作出反應並顯示生動偽裝紋飾的系統。

  小組成員斯蒂芬·林克和嘉娜·奧爾森展示了該材料的工作原理。材料上布滿了5平方微米大小的像素點,小於商用液晶屏像素近40倍。奧爾森通過電子束沉積技術,使一個個鋁納米棒陣列排列於每個像素點中,每個像素點中包含有數百個納米鋁棒,鋁納米棒長約100納米,寬約40納米。他們通過改變納米棒的長度和間距,使像素點顯示出明亮艷麗的紅、藍、綠色調。其色彩質量遠遠高於普通的鋁納米顆粒像素,效果甚至能與高清液晶屏相媲美。

  林克表示,他們通過對納米棒進行有序排列這一關鍵手段,成功解決了現有鋁納米棒技術曾存在的色彩不夠艷麗和易褪色問題,使像素點顯示的顏色更加生動、艷麗,具有廣闊的運用空間。

  這項技術未來有望廣泛應用於液晶顯示器領域,代替易褪色和漂白的常用顯示器著色劑。研究人員希望能進一步完善這項顯示技術,與現有的多項相關技術相整合,制造出一種能夠識別和顯示全色彩的全新材料,最終在大面積的聚合物表面真正呈現出“烏賊皮”的效果。

(責編:陳霄、甘霖)

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