Nanomateriał daje robotom właściwości zmiany koloru

Niedawno opracowany film z cząsteczek złota może pozwolić robotom na przyjęcie kamuflażu i właściwości zmiany koloru skóry, podobnie jak u żółwi i ośmiornic. Materiał ten jest w stanie zmieniać kolor w odpowiedzi na każdy ruch.

Materiał został stworzony przez naukowców z UC Riverside i został udokumentowany w artykule opublikowanym w Nature Communications w zeszłym tygodniu.

Ten materiał różni się od innych, które są używane do naśladownictwa zmiany koloru w naturze. Film jest w stanie zmieniać kolor na podstawie każdego ruchu, w tym zginania i skręcania. Materiał ten może być stosowany na zewnątrz robotów, umożliwiając im wejście do środowisk, które są niebezpieczne lub wręcz niemożliwe dla ludzi.

Niektóre z tych środowisk mogą obejmować miejsca takie jak podwodne szczeliny, które są bardzo trudne do wejścia. Innym z możliwych zalet tego materiału jest to, że biolodzy mogą go wykorzystać do nauki o zwierzętach w tych środowiskach i presjach, którym są one poddawane.

Istnieją inne materiały, które mają właściwości zmiany koloru w zależności od ruchu, ale film z cząsteczek złota może być drukowany i programowany w celu wyświetlenia złożonych wzorów.

Nanomateriały i magnesy

Nanomateriały to materiały, które zostały zmniejszone do skali ekstremalnie małej. Mogą one mieć rozmiar wirusa, który wynosi około kilkudziesięciu nanometrów szerokości i długości. Istnieją pewne specyficzne materiały, takie jak srebro i złoto, które mają właściwości zmiany koloru w zależności od rozmiaru, kształtu i kierunku, w jakim są one ustawione.

“W naszym przypadku zmniejszyliśmy złoto do nano-rozmiaru. Wiedzieliśmy, że jeśli będziemy w stanie ustawić te pręty w określonym kierunku, będziemy w stanie kontrolować ich kolor”, powiedział Yadong Yin, profesor chemii. “Jeśli są one ustawione w jednym kierunku, mogą wyglądać na czerwone. Przesunięcie ich o 45 stopni i zmieniają się na zielone.”

Jednym z wyzwań dla zespołu badawczego było uzyskanie milionów cząsteczek złota, które pływałyby w roztworze ciekłym, a także uzyskanie ich wszystkich w tym samym kierunku i wyświetlenie jednolitego koloru.

Aby obejść ten problem, zespół wziął większe cząsteczki złota i połączył je z mniejszymi. Para została następnie zamknięta w polimerowej osłonie, aby utrzymać je obok siebie, a następnie magnesy zostały użyte w celu kontrolowania orientacji obu prętów.

“Tak jak gdy trzymasz magnes nad stertą igieł, wszystkie one są ustawione w tym samym kierunku. To jest sposób, w jaki kontrolujemy kolor”, powiedział Yin.

Cząsteczki są suszone w cienki film i przestają reagować na magnesy po ustaleniu ich orientacji.

“Ale jeśli film jest giętki, możesz go zgiąć i obrócić, a nadal zobaczysz różne kolory, gdy orientacja się zmienia”, powiedział Yin.

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

Roboty z przyszłości i autentyfikacja waluty

Głównym celem jest użycie tego materiału w robotach z przyszłości, ale istnieją również inne zastosowania. Zgodnie z oświadczeniem UC Riverside chemika Zhiwei Li, który jest pierwszym autorem artykułu, film może być użyty w czekach lub gotówce i służyć jako funkcja autentyfikacji. Gdy film jest narażony na normalne oświetlenie, jest szary, ale przy użyciu polaryzowanych soczewek pojawiają się skomplikowane wzory. Ruch, taki jak skręcanie, może również zmieniać kontrast koloru filmu.

Zespół badawczy widzi nieograniczoną ilość zastosowań.

“Artyści mogą wykorzystać tę technologię do tworzenia fascynujących obrazów, które są dzikie i różne w zależności od kąta, z którego są one widziane”, powiedział Li. “Byłoby wspaniale zobaczyć, jak nauka w naszej pracy może być połączona z pięknem sztuki.”