Νανοϋλικό υλικό προσφέρει ιδιότητες αλλαγής χρώματος σε ρομπότ

Ένα νεοαναπτυγμένο φιλμ από νανοσωματίδια χρυσού μπορεί να επιτρέψει στα ρομπότ να υιοθετήσουν τον τύπο καμουφλάζ και ιδιοτήτων χρώματος του δέρματος των ζώων όπως οι χαμαιλέοντες και οι πολπόδες. Το υλικό είναι ικανό να αλλάζει χρώμα ως απάντηση σε οποιοδήποτε είδος κίνησης.

Το υλικό δημιουργήθηκε από επιστήμονες του UC Riverside και καταγράφηκε σε ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στο Nature Communications την περασμένη εβδομάδα.

Αυτό το υλικό είναι διαφορετικό από τα άλλα που χρησιμοποιούνται για να μιμηθούν την αλλαγή χρώματος στη φύση. Το φιλμ είναι ικανό να αλλάξει με βάση οποιοδήποτε είδος κίνησης, συμπεριλαμβανομένης της κάμψης και της στρέψης. Αυτό το υλικό θα μπορούσε να εφαρμοστεί στο εξωτερικό των ρομπότ, επιτρέποντάς τους να εισέλθουν σε περιβάλλοντα που είναι επικίνδυνα ή ακόμη και αδύνατα για τους ανθρώπους.

Κάποια από αυτά τα περιβάλλοντα θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν μέρη όπως υποθαλάσσια ρήγματα που είναι εξαιρετικά δύσκολο να εισέλθουν. Ένα άλλο από τα πιθανά οφέλη του υλικού αυτού είναι ότι οι βιολόγοι θα μπορούσαν να το χρησιμοποιήσουν για να μάθουν για τα ζώα σε αυτά τα περιβάλλοντα και τις πιέσεις που αντιμετωπίζουν.

Υπάρχουν άλλα υλικά που έχουν ιδιότητες αλλαγής χρώματος με βάση την κίνηση, αλλά το φιλμ από νανοσωματίδια χρυσού είναι ικανό να εκτυπωθεί και να προγραμματιστεί για να εμφανίσει σύνθετα σχέδια.

Νανοϋλικά και Μαγνήτες

Τα νανοϋλικά είναι υλικά που έχουν μειωθεί σε εξαιρετικά μικρό μέγεθος. Μπορούν να είναι του μεγέθους ενός ιού, που είναι περίπου δεκάδες νανομέτρα σε πλάτος και μήκος. Υπάρχουν κάποια συγκεκριμένα υλικά, όπως το αργύρος και ο χρυσός, που έχουν ιδιότητες αλλαγής χρώματος με βάση το μέγεθος, το σχήμα και την κατεύθυνση που αντιμετωπίζουν.

«Στην περίπτωσή μας, μειώσαμε τον χρυσό σε νανο-μεγέθος ράβδους. Γνωρίζαμε ότι αν μπορούσαμε να κάνουμε τις ράβδους να δείχνουν σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, θα μπορούσαμε να ελέγξουμε το χρώμα τους», είπε ο Yadong Yin, καθηγητής χημείας. «Αντιμετωπίζοντας μια κατεύθυνση, θα μπορούσαν να φαίνονται κόκκινα. Κινήστε τις 45 μοιρών και θα αλλάξουν σε πράσινο».

Μια από τις προκλήσεις για την ερευνητική ομάδα ήταν να πάρουν εκατομμύρια νανο-ράβδους χρυσού να πλωύν σε μια υγρή λύση, καθώς και να πάρουν όλες τις νανο-ράβδους να δείχνουν την ίδια κατεύθυνση και να εμφανίζουν ένα ομοιόμορφο χρώμα.

Για να ξεπεραστούν αυτά τα προβλήματα, η ομάδα πήρε τις μεγαλύτερες νανο-ράβδους μαγνητών και συνένωσε μικρότερες νανο-ράβδους σε αυτές. Το ζευγάρι ήταν τότε περικλεισμένο σε ένα πολυμερικό κάλυμμα για να διατηρηθεί η πλευρά-πλευρά, και στη συνέχεια οι μαγνήτες χρησιμοποιήθηκαν για να ελέγξουν την προσανατολισμό και των δύο ράβδων.

«Όπως όταν κρατάτε einen μαγνήτη πάνω από một σωρό βελόνες, όλες οι βελόνες δείχνουν την ίδια κατεύθυνση. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο ελέγχουμε το χρώμα», είπε ο Yin.

Οι νανο-ράβδοι στεγνώνουν σε ένα λεπτό φιλμ και παύουν να ανταποκρίνουν τους μαγνήτες μετά την οριστικοποίηση της προσανατολισμού τους.

«Αλλά, αν το φιλμ είναι ελαστικό, μπορείτε να το κάμψετε και να το περιστρέψετε, και θα δείτε διαφορετικά χρώματα καθώς η προσανατολισμό αλλάζει», είπε ο Yin.

https://www.youtube.com/watch?v=-tCWfe6vbY8

Μελλοντικά Ρομπότ και Αυθεντικοποίηση Νομίσματος

Ο κύριος στόχος είναι να χρησιμοποιηθεί αυτό το υλικό σε μελλοντικά ρομπότ, αλλά υπάρχουν και άλλες εφαρμογές. Σύμφωνα με τον Zhiwei Li, χημικό του UC Riverside, ο οποίος είναι ο πρώτος συγγραφέας του εγγράφου, το φιλμ μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε επιταγές ή μετρητά και να ενεργεί ως χαρακτηριστικό αυθεντικοποίησης. Όταν το φιλμ εκτίθεται σε φυσικό φωτισμό, είναι γκρι, αλλά με τη χρήση πολωτικών φακών, εμφανίζονται περίπλοκα σχέδια. Η κίνηση, όπως η στρέψη, μπορεί επίσης να αλλάξει την αντίθεση χρώματος του φιλμ.

Η ερευνητική ομάδα βλέπει έναν ατελείωτο αριθμό εφαρμογών.

«Οι καλλιτέχνες θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν αυτή την τεχνολογία για να δημιουργήσουν φανταστικές ζωγραφιές που είναι εξαιρετικά διαφορετικές ανάλογα με τη γωνία από την οποία τις βλέπουν», είπε ο Li. «Θα ήταν υπέροχο να δούμε πώς η επιστήμη στη δουλειά μας θα μπορούσε να συνδυαστεί με την ομορφιά της τέχνης».