Исследователи из Университета Эмори и Технологического института Джорджии (США) вдохновились способностью хамелеона менять свою расцветку и разработали гибкую «умную» кожу, которая меняет свой цвет в ответ на солнечные лучи и не деформируется, передает портал EurekAlert!. Статья с результатами работы опубликована в журнале ACS Nano.
Чтобы изменить цвет кожи, хамелеон использует не пигменты, а множество крошечных структур, известных как фотонные кристаллы. Свет отражается от этих микроскопических поверхностей и «мешает» другим лучам отраженного света, создавая определенный цвет. Оттенок меняется, когда меняется расстояние между фотонными кристаллами: например, когда хамелеон напрягается или расслабляется. Если кристаллы расположены близко друг к другу (например, когда животное находится состоянии покоя), они отражают синий цвет. Когда же хамелеон напряжен (скажем, если чувствует опасность), его кожа растягивается – и кристаллы удаляются друг друга. В таком случае она приобретает различные цвета от желтого до красного.
Чтобы наделить такой же способностью искусственную кожу, ученые встроили фотонные кристаллы в гибкие материалы, такие как гидрогели, и изменили их цвет, сжимая или расширяя материал, как аккордеон. Однако большие колебания размера могут деформировать «кожу». Исследователи из Университета Эмори и Технологического института Джорджии хотели поближе познакомиться с кожей хамелеона и использовать то, что они узнали, для создания «умной» кожи, способной выдерживать напряжение.
Наблюдая за тем, как меняется кожа хамелеона, на фотографиях, снятых в режиме тайм-лапс, исследователи заметили, что на самом деле только небольшая часть клеток кожи содержит фотонные кристаллы. Остальные клетки – бесцветны. Команда пришла к выводу, что бесцветные клетки могут помочь приспособиться к напряжению, когда фотонные кристаллы сжимаются и расширяются. Вдохновленные этим наблюдением, исследователи создали образцы фотонных кристаллов в гидрогеле, а затем встроили эти массивы во второй, не меняющий цвет гидрогель, который выполнял роль поддерживающего слоя. При нагревании полученный материал изменил цвет, и при этом остался того же размера. «Умная» кожа также изменила свой оттенок в ответ на естественный солнечный свет, подобно тому, как это делает маленькая рыбка тетра.
Исследователи утверждают, что из нового материала можно делать камуфляж, его можно использовать для сигнализации и борьбы с контрафакцией.
[Фото: Adapted from ACS Nano 2019, DOI: 10.1021/acsnano.9b04231]
