纳米材料赋予机器人颜色变化的特性

最近开发的一种由金纳米颗粒制成的薄膜可以让机器人像变色龙和章鱼一样改变颜色和皮肤颜色。这种材料可以根据任何类型的运动改变颜色。

这种材料由加利福尼亚大学河滨分校的科学家创造，并在一篇发表在《自然通讯》上的论文中记录。

这种材料与其他用于模拟自然界颜色变化的材料不同。该薄膜可以根据任何类型的运动改变颜色，包括弯曲和扭转。这种材料可以应用于机器人的外部，让它们进入对人类来说危险或不可能进入的环境。

这些环境可能包括水下裂缝等极难进入的地方。这种材料的另一个可能的好处是生物学家可以使用它来研究这些环境中的动物和它们面临的压力。

还有一些其他材料具有基于运动的颜色变化特性，但金纳米颗粒薄膜可以被打印和编程以显示复杂的图案。

纳米材料和磁铁

纳米材料是指被减小到极小尺寸的材料。它们可以像病毒一样小，宽度和长度约为几十纳米。有一些特定的材料，如银和金，具有基于大小、形状和方向的颜色变化特性。

“在我们的例子中，我们将金减小到纳米级的棒状。我们知道，如果我们可以让这些棒指向特定的方向，我们就可以控制它们的颜色，”化学教授尹耀东说。“如果它们朝一个方向，它们可能看起来是红色的。如果我们将它们移动45度，它们就会变成绿色。”

研究团队面临的一个挑战是让数百万个金纳米棒悬浮在液体溶液中，并让它们都指向同一个方向并显示统一的颜色。

为了解决这个问题，团队将较大的金磁性纳米棒与较小的纳米棒融合在一起。然后将它们封装在一个聚合物盾中以保持它们的并排位置，并使用磁铁来控制两个棒的方向。

“就像如果你将磁铁放在一堆针上，它们都会指向同一个方向。这就是我们控制颜色的方式，”尹耀东说。

纳米棒被干燥成薄膜，并在其方向固定后停止对磁铁的响应。

“但是，如果薄膜是柔性的，你可以弯曲和旋转它，并且会看到不同的颜色，因为方向发生了变化，”尹耀东说。

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未来机器人和货币认证

主要目标是将这种材料用于未来机器人，但也有一些其他应用。根据加利福尼亚大学河滨分校的化学家李志伟说，这种薄膜可以用于支票或现金，并作为认证功能。当薄膜暴露在正常光线下时，它是灰色的，但通过使用偏光镜，可以显示出复杂的图案。运动，如扭转，也可以改变薄膜的颜色对比度。

研究团队看到了一种无尽的应用。

“艺术家可以使用这种技术创造出令人着迷的绘画，这些绘画根据观察角度的不同会有很大的差异，”李志伟说。“看到我们工作中的科学如何与艺术的美丽结合起来将会很棒。”