วัสดุนาโนที่เปลี่ยนสีได้สำหรับหุ่นยนต์

ฟิล์มใหม่ที่พัฒนาขึ้นจากอนุภาคทองคำนาโนสามารถทำให้หุ่นยนต์มีคุณสมบัติในการพรางตัวและเปลี่ยนสีได้เหมือนสัตว์บางชนิด เช่น กบชาเมเลียนและปลาหมึก

วัสดุนี้ถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์จาก UC Riverside และได้รับการเผยแพร่ใน บทความ ใน Nature Communications เมื่อสัปดาห์ที่แล้ว

วัสดุนี้แตกต่างจากวัสดุอื่นๆ ที่ใช้ในการเลียนแบบการเปลี่ยนสีในธรรมชาติ ฟิล์มสามารถเปลี่ยนสีได้ตามการเคลื่อนไหวใดๆ รวมถึงการงอและบิด

สิ่งแวดล้อมที่หุ่นยนต์สามารถเข้าไปได้โดยใช้วัสดุนี้รวมถึงช่องว่างใต้น้ำที่ยากจะเข้าถึง นอกจากนี้ นักชีววิทยายังสามารถใช้วัสดุนี้เพื่อศึกษาสัตว์ในสิ่งแวดล้อมเหล่านี้และความกดดันที่พวกมันเผชิญ

มีวัสดุอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนสีตามการเคลื่อนไหว แต่ฟิล์มอนุภาคทองคำนาโนสามารถถูกพิมพ์และเขียนโปรแกรมเพื่อแสดงรูปแบบที่ซับซ้อน

วัสดุนาโนและแม่เหล็ก

วัสดุนาโนคือวัสดุที่ถูกลดขนาดลงจนเล็กมาก สามารถมีขนาดเท่ากับไวรัส ซึ่งมีขนาดประมาณหลายสิบนาโนเมตรในความกว้างและความยาว มีวัสดุบางชนิด เช่น เงินและทองที่มีคุณสมบัติในการเปลี่ยนสีตามขนาด รูปทรง และทิศทางที่มันหัน

“ในกรณีของเรา เราลดขนาดทองคำลงเป็นแท่งนาโน” Yadong Yin ศาสตราจารย์ด้านเคมีกล่าว “เรารู้ว่าถ้าเราสามารถทำให้แท่งเหล่านั้นหันไปในทิศทางใดๆ เราก็สามารถควบคุมสีของมันได้”

หนึ่งในความท้าทายสำหรับทีมวิจัยคือการทำให้ล้านๆ แท่งทองคำนาโนลอยในสารละลายและหันไปในทิศทางเดียวกันเพื่อแสดงสีที่เป็นเอกภาพ

เพื่อแก้ปัญหานี้ ทีมวิจัยได้ใช้แท่งทองคำนาโนที่มีขนาดใหญ่กว่าและเชื่อมต่อกับแท่งที่เล็กกว่า จากนั้นจึงหุ้มด้วยโล่พอลิเมอร์เพื่อรักษาให้แท่งเหล่านั้นอยู่ข้างๆ กัน และใช้แม่เหล็กเพื่อควบคุมทิศทางของแท่งทั้งสอง

“เหมือนกับเมื่อคุณถือแม่เหล็กเหนือกองเข็ม เข็มทั้งหมดจะหันไปในทิศทางเดียวกัน นั่นคือวิธีที่เราควบคุมสี” Yin กล่าว

แท่งนาโนถูกทำให้แห้งเป็นฟิล์มบางและหยุดตอบสนองต่อแม่เหล็กหลังจากทิศทางของมันถูกกำหนดไว้

“แต่ถ้าฟิล์มมีความยืดหยุ่น คุณสามารถงอและหมุนมัน และยังคงเห็นสีที่แตกต่างกันเมื่อทิศทางเปลี่ยน” Yin กล่าว

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

หุ่นยนต์ในอนาคตและระบบตรวจสอบเงิน

เป้าหมายหลักคือการใช้วัสดุนี้บนหุ่นยนต์ในอนาคต แต่ยังมีการใช้งานอื่นๆ อีกตาม Zhiwei Li นักเคมีจาก UC Riverside ซึ่งเป็นผู้เขียนบทความหลัก ฟิล์มสามารถใช้ในการตรวจสอบเงินหรือเช็คและแสดงเป็นคุณสมบัติในการตรวจสอบ

ทีมวิจัยเห็นโอกาสที่จะใช้วัสดุนี้ในหลายๆ ด้าน

“ศิลปินสามารถใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อสร้างภาพวาดที่น่าสนใจซึ่งเปลี่ยนไปตามมุมมองที่มองเห็น” Li กล่าว “จะเป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะเห็นว่าวิทยาศาสตร์ในงานของเราสามารถผสมผสานกับความงามของศิลปะได้อย่างไร”