Ученые из Притцкерской школы молекулярной инженерии в Чикагском университете (США) разработали тонкую полимерную пленку, заполненную каплями жидкого кристалла, которая меняет цвет, если ее растягивать или менять температуру. В будущем пленку можно будет использовать для «умных» покрытий, датчиков и даже носимой электроники, сообщает пресс-служба вуза. Описание разработки появилось в журнале Science Advances.
Создавая жидкокристаллический полимер, меняющий цвет, исследователи ориентировались на способность хамелеона менять цвет. В зависимости от температуры тела или настроения их нервная система заставляет ткани кожи, содержащие нанокристаллы, расширяться или сжиматься. Так нанокристаллы начинают по-другому отражать свет – и кожа рептилии превращается в радугу цветов.
Команда использовала хиральные жидкие кристаллы, у которых есть две зеркальные формы (как правая и левая рука). В их структуре есть закручивания, повороты и определенная асимметрия, которые придают этим кристаллам более интересные оптические характеристики.
Эти кристаллы могут также образовывать так называемые «кристаллы синей фазы», которые обладают свойствами как жидкостей, так и кристаллов и в некоторых случаях могут пропускать или отражать видимый свет лучше, чем сами жидкие кристаллы.
Такие кристаллы можно растягивать и деформировать, чтобы получить широкий спектр цветов. Но растягивать или деформировать жидкость напрямую невозможно. Поэтому авторы работы поместили крошечные капли жидкого кристалла в полимерную пленку. Так они обнаружили гораздо больше различных фаз – молекулярных конфигураций кристаллов, – чем было известно ранее. Эти фазы дают разные цвета в зависимости от того, как пленка с кристаллами растягивается или деформируется, или когда ее нагревают или охлаждают.
Такую систему можно использовать, например, для измерения напряжения в крыльях самолета или для распознавания незначительных изменений температуры в помещении. Также можно создать ткань с жидкими кристаллами, которая меняет цвет в зависимости от нашей температуры или если мы согнем локоть.
Еще одно применение: сенсорной жидкокристаллической пленкой можно покрыть, например, смартфон. Если устройство деформировалось мы сможем увидеть место повреждения по измененному цвету пленки. Или если оно перегрелось – цвет просигнализирует.
[Фото: Oleg Lavrentovich, Liquid Crystal Institute, Kent State University / Pritzker School of Molecular Engineering at the University of Chicago]
