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研究人員開發出可自動變色的偽裝材料

上網時間: 2014年09月22日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:偽裝  軟性  材料  彈性體  迷彩 

美國麻省理工學院(MIT)的研究人員們從自然界中最善於偽裝技巧的藝術家(如章魚、魷魚和烏賊)中尋找靈感,開發出一種可設計軟性材料的方法,能夠在改變色彩或螢光的同時也導致素材紋理變化。

根據MIT機械工程系助理教授學Xuanhe Zhao表示,這種新材料基本上是一層電活性彈性體,能夠輕易地適應標準的製程以及利用易於取得的材料。這使其得以較其他由個別製造電子模組的組裝方式更經濟地製造出動態的偽裝材料。

MIT研究人員合成的彈性材料可同時動態改變其紋理與螢光。
MIT研究人員們製作出合成的彈性材料,可同時動態改變其紋理(上圖)與螢光(下),類似於頭足類動物的偽裝能力。(來源:MIT)

在最初的概念驗證展示,這種材料可被配置為因應變化改變紋理與螢光,或紋理與顏色。

新的合成材料是一種彈性體、可彎曲且可伸縮的形式,「因應所施加的電壓變化,其螢光與紋理會同時發生改變——實際上是開關翻轉的變化,」MIT博士後研究以及該論的第一作者Qiming Wang,表示。

研究人員觀察到頭足類動物之所以能夠改變頻色,主要是利用可改變皮膚中微小色素液囊形狀的肌肉——例如改縮可將肉眼幾乎看不到的圓形色斑變成清晰可見的寬扁形狀。這種肌肉收縮的作用也能改變皮膚紋理。

為了複製觀察到的現象,研究人員利用在2011年發現的一種物理現象,即施加電壓可以動態改變彈性體的表面紋理。

他們結合了這種紋理變化以及嵌入彈性體中的機械響應性分子——導致螢光或色彩因應電壓而改變。當電壓釋放後,包括彈性體與分子都會回到放鬆狀態。

這種動態可重配置偽裝材料最初可能用於軍事,因為部隊和車輛經常要從一個環境移動到另一個地方。Zhao指出,使用像這種新彈性體的系統,無論是用於制服或車輛,都能夠為其帶來一種持續因應週遭環境改變的迷彩圖案。

雖然,研究人員們還必須進行更多的材料實驗,才能為相同材料誘導出不同的圖案。如今,他們僅為所試驗的每種材料取得一種圖案。

另一項重要的潛在應用中,將會是一種船體的防污塗料,因為在船體船殼這些地方最容易累積微生物以及像甲殼類的生物,從而大大地降低了船體推進的效率。

根據早期的實驗顯示,即使表面紋理的短暫變化,從快速移動所需的平滑表面到粗糙、凹凸的質感,可快速去除90%以上的生物結垢。

這項研究是由美國海軍研究辦公室、美國陸軍研究實驗室與陸軍研究室,以及美國國家科學基金會(NSF)贊助支持。

編譯:Susan Hong

(參考原文:Elastomeric Camouflage Switches Texture & Color,by Julien Happich)





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