“变色龙等动物表皮有色素细胞和虹色细胞两种 , 所以它们的伪装是由色素色与结构色两种共同导致的 。 受它们启发 , 我们的双层褶皱模型中 , 基底混合的染料提供本征色 , 而表面薄膜干涉提供结构色 , 这与变色龙的表皮颜色原理比较类似 。 因而我们猜想:是否也可以实现类似于章鱼、变色龙之类的伪装效果 。 ”马天骄表示 。他们设计了一种双层系统 , 其中基底由含有颜料的聚二甲基硅氧烷 (颜料-PDMS) 组成 , 可吸收和反射特定波长的可见光 , 显示出类似色素的特定颜色 。 而刚性表层则是一个含蒽共聚物(PAN)的薄膜 。
该系统如何实现视觉伪装?在起皱状态下 , 褶皱结构引起强烈的光散射 , 观察者能看到表层的干涉色和的基底颜色;而随着光线照射 , 颜料-PDMS 的光热效应引起的热膨胀消除了褶皱 , 即褶皱变平滑 , 观察者只能看到基底颜色(该颜色被选择为与背景一致) 。
简而言之 , 若无光的照射 , 该表面呈现与背景不同的曝光状态;若有光的照射 , 则切换至与周围环境相似的伪装状态 。
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研究者表示 , 该系统无需任何外部传感器和额外刺激 , 可在自然条件下实现完全自适应伪装 。 因此 , 该研究为具有色彩多样性的自适应可见伪装提供了一种低成本、易于配置、易于操作且有效的策略 。
这种光驱动的动态表面皱纹可以是一个动态平台 , 可能在智能显示、信息存储和防伪等方面具有潜在应用 。
马天骄表示 , 由于表面微观图案与宏观图案可在光刺激下改变 , 因此能实现智能显示;由于褶皱具有类似指纹的独特细节 , 可应用到防伪中 , 而光驱动的动态褶皱的动态特性 , 则能进一步增强防伪的安全性 , 也可以用于信息存储 , 增大存储容量 。
不过 , 他也认为短期内不太可能实际应用 , 因为目前还有很多问题要解决 。 “由于我们利用的是光热效应带来的图案变化 , 该体系会升温(虽然温度不高) , 这尚未得到很好的解决;再如 , 双层体系的机械性能不够稳定 , 关于这点我们已经成功制备了许多单层褶皱 , 它们非常稳定 , 但尚未应用到伪装领域 。 ”
未来 , 他们也可能会探索如何实现多种伪装状态之间切换 。
据马天骄介绍 , 这项研究约用了3年时间 。 他们很早就设计了多种波长响应的褶皱图案 , 后来约花两年时间探索在不同背景、不同光驱动的伪装效果 。
“我们最开始只是设计了一种多种波长响应的褶皱图案 。 后来 , 我们一直探索褶皱在光学上的应用 , 因为它对光的散射或衍射都有很奇妙的性能 。 伪装是光学应用的一种 。 ”
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