Nanomateriaali tuo värikkäät ominaisuudet roboteille

Uuden sukupolven elokuvamainen materiaali, joka on valmistettu kultananopartikkeleista, voisi mahdollistaa robotien käytön kamuflaasiominaisuuksilla ja ihonvärisillä ominaisuuksilla, kuten kamaleonoilla ja mustekaloilla. Materiaali kykenee muuttamaan väriään reagoimalla mihin tahansa liikkeeseen.

Materiaali on kehitetty UC Riverside -tutkijoiden toimesta ja se on dokumentoitu tutkimusartikkelissa, joka julkaistiin Nature Communications -julkaisussa viime viikolla.

Tämä materiaali on erilainen kuin muut, joita käytetään värimuutoksen mukailemiseen luonnossa. Elokuvamainen materiaali kykenee muuttamaan väriään mihin tahansa liikkeeseen, mukaan lukien taipuminen ja kiertyminen. Tätä materiaalia voisi soveltaa robotien ulkopuolelle, jolloin ne voivat päästä vaarallisiin tai ihmisille mahdottomiin ympäristöihin.

Jotkut näistä ympäristöistä voivat olla esimerkiksi vedenalaiset rakenteet, jotka ovat erittäin vaikeat päästä sisään. Toinen mahdollinen etu tästä materiaalista on, että biologit voivat käyttää sitä oppiakseen eläimistä näissä ympäristöissä ja niiden kohtaamista paineista.

On olemassa muita materiaaleja, joilla on värimuutoksen ominaisuudet liikkeen mukaan, mutta kultananopartikkeleista valmistettu elokuvamainen materiaali kykenee tulostamaan ja ohjelmoimaan monimutkaisia kuvioita.

Nanomateriaalit ja magneetit

Nanomateriaalit ovat materiaaleja, jotka on pienennetty erittäin pieniksi. Ne voivat olla esimerkiksi viruksen kokoisia, jotka ovat noin kymmenen nanometrin levyisiä ja pitkiä. On olemassa tiettyjä materiaaleja, kuten hopeaa ja kultaa, joilla on värimuutoksen ominaisuudet koon, muodon ja suunnan mukaan.

“Meillä on tapauksessamme pienennetty kultaa nano-kokoisiin tankoihin. Tiesimme, että jos pystymme tekemään tankoja osoittamaan tiettyyn suuntaan, voimme hallita niiden väriä”, sanoi Yadong Yin, kemian professori. “Osoittamalla yhteen suuntaan, ne voivat näyttää punaisilta. Liikuttamalla niitä 45 astetta, ne muuttuvat vihreiksi.”

Yksi haasteista tutkimusryhmälle oli saada miljoonat kultatankoja leijumaan nestemäisessä ratkaisussa, sekä saada ne kaikki osoittamaan samaan suuntaan ja näyttämään yhdenmukaisen värin.

Tätä varten ryhmä otti suuremmat kultamagneettiset tankot ja yhdisti niihin pienempiä. Paria sitten kapseloitiin polymerisuojukseen, jotta ne pysyisivät rinnakkain, ja sitten magneetteja voitiin käyttää ohjaamaan molempien tankojen suuntaa.

“Ihan kuin jos pidät magneettia neulojen pinossa, ne kaikki osoittavat samaan suuntaan. Tämä on tapa, jolla hallitsemme väriä”, Yin sanoi.

Tankot kuivataan ohueksi elokuvaksi ja lopettavat reagoimasta magneetteihin, kun niiden suunta on kiinnitetty paikalleen.

“Mutta jos elokuva on joustava, voit taivuttaa ja kiertää sitä, ja näet eri värejä, kun suunta muuttuu”, Yin sanoi.

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

Tulevaisuuden robotit ja valuutan todennus

Päämäärä on käyttää tätä materiaalia tulevaisuuden roboteissa, mutta on myös muita sovelluksia. UC Riverside -kemisti Zhiwei Li, joka on tutkimusartikkelin ensisijainen tekijä, sanoo, että elokuvaa voidaan käyttää sekkeissä tai rahassa ja toimia todennusominaisuutena. Kun elokuva altistetaan normaaleille valoille, se on harmaa, mutta polarisoitujen linssien avulla ilmestyy monimutkaisia kuvioita. Liikkeet, kuten kiertyminen, voivat myös muuttaa elokuvan värikontrastia.

Tutkimusryhmä näkee loputtoman määrän sovelluksia.

“Taiteilijat voivat käyttää tätä teknologiaa luomaan mielenkiintoisia maalauksia, jotka ovat täysin erilaisia riippuen siitä, mistä kulmasta ne katsotaan”, Li sanoi. “Olisi ihanaa nähdä, miten tieteessä olemme työskennelleet yhdistämällä sen kauneuden taiteeseen.”