鱿鱼皮激发新智能材料

来自南京大学的研究人员、中国和南洋理工大学,新加坡,已经开发出一种新的软材料,可以阻止热量,光和微波。灵感来自于鱿鱼皮肤的自然属性,可以切换材料透明和不透明之间阻止各种波长的电磁穿过它。它在一篇研究论文发表在了ACS Nano。

电磁频谱调制

数据加密和解密、节能、热管理和战术伪装的应用程序都需要开发新材料,可以阻止可见光,以及其他波长的电磁(EM)辐射。

这已经惠及黎民商业水平,随着智能磨砂玻璃的发展和隐私的电影可以快速切换不透明和透明的。这些工作将电场应用于玻璃或电影,导致液晶材料中对齐或分散,决定可见光通过玻璃或被阻塞。

但对于工业应用,这些材料还需要克服的重大挑战。至关重要的是,这些材料都是擅长屏蔽电磁辐射的非常狭窄的乐队,但不要表现得那么好当放置在复杂的多波段电磁环境。5 g的流行和其他无线技术,更适应材料可以在更广阔的或多个EM波长范围是一个重要的领域受到研究人员的关注。

寻找一个替代,一些研究人员正在向自然寻求灵感。

鱿鱼、章鱼等足类动物有一个独特的和专门的皮肤层,没有找到其他动物。这一层包含两种类型的细胞——iridocytes和色素细胞,控制动物的光散射特性和色素沉着的皮肤,分别。通过使用肌肉控制这个皮肤层的表面结构,皱纹还是平的,头足类动物可以动态和可逆地改变他们的颜色对环境威胁的回应。

同样,研究人员正在调查使用的人工材料之间的过渡反射和发射可见光和红外线波长将其表面结构从皱纹了。

鱿鱼皮激发新的可切换的材料

人工材料,可以根据表面纳米块可见光和微观结构开发。但是这些材料也只对材料有效波长较短;微波的波长大约是五个数量级大于可见光,并明显大于由这些材料的表面结构。

在论文中,研究人员提出一个新颖的自适应、多光谱和mechano-optical系统,使用双层丙烯酸介电弹性体(正面)和银纳米线(AgNW)电影。导电材料的使用,诸如此类的银纳米线,似乎阻止微波。通过添加导电网络的银纳米线的可调弹性体能够改变其表面结构,屏蔽之间的新材料可以快速转换和传输电磁辐射整个visible-to-microwave范围。

“灵感来自变量头足类动物的皮肤,我们设计了一种自适应多光谱mechano-optical系统按需的可调性和宽光谱范围从可见到微波、机械操作的重新配置双层外壳/ AgNW薄膜的表面形态,”研究人员写道在新发表的研究论文。

材料,研究人员创建了一个由喷涂两层膜上涂上一层薄薄的银纳米线弹性体。伸展和收缩裂缝和崎岖不平的皱纹产生的材料在金属表面。

研究人员发现,材料收缩应变-30%时,它挡住了光线,困红外热屏蔽多达99.9%的微波辐射针对其表面。相反,越是材料拉伸,明显变得透明,同时允许更多的热量和微波穿透它。

应用可调radiation-blocking电影

研究人员概念进行了几个实验来证明其材料的潜在应用。

在一个实验中,他们把志愿者的前臂用拉伸和未拉伸材料,他们发现它能帮助捕获体温在寒冷环境和伪装温暖的地区从红外热跟踪相机的角度。在另一个,他们发现这种材料能够选择性地传输或阻止无线心电图(ECG)信号发送商业蓝牙心脏监测器。

“鉴于这些优秀的和通用的属性,我们演示了这些电影智能窗户的多个潜在的应用,智能EMI衬垫,个人热管理、动态红外隐身,和人类的运动检测,”研究人员写。”这个工作展示了一种很有前途的方法设计自适应多光谱mechano-optical系统和提供了很好的机会,许多新兴领域,包括智能多光谱隐形技术,能量的建筑和个体防护和医疗。”

参考:Yu梁L R, Ong SJH等。一种自适应多光谱mechano-optical多功能应用程序系统。ACS Nano。2023年。doi:10.1021 / acsnano.3c01836

这篇文章是一个返工的新闻稿美国化学协会发行的。材料已经编辑的长度和内容。