Ученые создали уникальный материал, вдохновившись кальмарами

Современные технологии позволяют одним щелчком переключателя быстро менять материалы с темных на светлые или с холодных на горячие, просто блокируя или пропуская определенные длины волн. Но теперь, вдохновленные кожей кальмара, исследователи из ACS Nano сообщают о мягкой пленке, которая может регулировать свою прозрачность в широком диапазоне длин волн — видимом, инфракрасном и микроволновом — одновременно. Они продемонстрировали материал в умных окнах и в приложениях для мониторинга здоровья и управления температурой.

Уникальные для кожи кальмаров и других головоногих иридоциты и хроматофоры обратимо меняют свою ориентацию и изменяют внешний вид животных. Точно так же ученые разработали искусственные материалы, которые переходят от отражения к передаче видимого и инфракрасного длин волн, переходя от морщинистого к растрескивающемуся. Поскольку микроволны намного больше, чем эти поверхностные структуры, они не подвержены влиянию.

Однако недавно исследователи обнаружили, что плотные сети электропроводящих материалов, таких как серебряные нанопровода, могут блокировать микроволны. Ученые хотели интегрировать поверхностные структуры с проводящей сетью в мягкую пленку, которая могла бы быстро переключаться между экранированием видимых и микроволновых диапазонов и пропусканием их.

Исследователи создали двухслойную пленку путем распыления тонкого покрытия из серебряных нанопроволок на растянутый эластомер. При растяжении и сжатии материала на металлической поверхности образуются трещины и неровные складки соответственно. Затем, когда исследователи сжали материал до деформации -30%, он блокировал свет, улавливал инфракрасное тепло и экранировал до 99,9% микроволн, которые могли мешать работе устройств. А по мере того, как материал растягивался, расширение было напрямую связано с увеличением оптической прозрачности и тепла и микроволн, которые он пропускал.

Кроме того, команда продемонстрировала, как материал можно использовать для различных целей:

- для передачи или блокировки сигналов беспроводной электрокардиографии,

- как одеяло, чтобы удерживать тепло тела или позволять ему улетучиваться,

- для отслеживания движений, поскольку материалы вызывают изменения температуры, которые обнаруживаются инфракрасными камерами.

Исследователи говорят, что способность их системы многократно и быстро изменять свою прозрачность может принести пользу технологиям динамического камуфляжа, энергоэффективным зданиям и адаптивным персональным и медицинским устройствам.