Понедельник, 16 Февраля 2015 12:57

Изменение цвета полимерной пленки в зависимости от механической деформации

Японский Национальный институт материаловедения (National Institute for Materials Science, NIMS) продемонстрировал образцы созданной институтом полимерной пленки, которая меняет свой цвет, на торгово-промышленной выставке Nano Tech 2015, которая проходила в Токио с 28 по 30 января 2015 года.

Цвет крыла бриллиантового жука меняется в зависимости от того, под каким углом на него направлен свет или от угла наблюдения на него. Но цвет пленки из нового материала чувствительно изменяется в соответствии со степенью напряжения, генерируемого его изгибом или растяжением.

Пленка была разработана Цутому Савада (Tsutomu Sawada) и Хироши Фудоджи, сотрудниками лаборатории передовых фотонных материалов отдела передовых ключевых технологий указанного института (Advanced Photonic Materials Unit, Advanced Key Technology Division, NIMS). Они рассеяли наночастицы коллоидного раствора размерами, сопоставимыми с размерами отражаемого света над поверхностью пленки. Периодически расположенные таким образом частицы превратились вместе с первичным материалом в своего рода кристалл. Как результат, внедренные наночастицы отражают только свет в определенном диапазоне волн. Цвета, созданные такими факторами, называют "структурным окрасом". Крылья бриллиантового жука и некоторых видов бабочек имеют аналогичный переливающийся цвет.

По данным Японского Национального института материаловедения (ЯНИМ), такое отражение света может быть объяснено как классическое брэгговское отражение первого порядка и , по современной теории, как результат запрещенной зоны фотонного кристалла. В ЯНИМ пленку назвали "упруго деформируемым коллоидным кристаллом"(elastically deformable colloid photonic crystal).

Цвет пленки может быть изменен в результате механического напряжения, например, при растяжении пленки расстояние между наночастицами по глубине изменяется.

Практическое применение.

В ЯНИМ полагают, что пленка может быть использована при изготовлении (1) игрушек для детей, (2) различных украшений, (3) в датчиках усилия и механических напряжений с использованием оптического контроля, (4) в оптических фильтрах, (5) в спектроскопии и т.д.


Что касается первого направления применения, то структурный цвет пленки не требует краски с использованием органического растворителя, который вреден для человека и окружающей среды. Таким образом, пленка обладает высокой экологической безопасностью, а также не может быть обесцвечена. По второму направлению пленка может быть использована при контроле за инфраструктурными объектами, например, за опорами мостов. Изменения напряжений в объекте, вызванные трещинами, деформацией конструкции и т.д., можно представить в виде изменения цвета пленки, раскрепленной на нем, и, соответственно, вести мониторинг в режиме реального времени или использовать её при периодических проверках.

Третье направление применения пленки включает линзы очков, которые предотвращают попадание луча лазерного скальпеля от непосредственного попадания в глаз. А примером четвертого варианта применения является спектроскопия, где изменение степени напряжения позволяет выбрать длину волны света.

Дополнительная информация

Оставить комментарий

Календарь


« Февраль 2023 »
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
    1 2 3 4 5
6 7 8 9 10 11 12
13 14 15 16 17 18 19
20 21 22 23 24 25 26
27 28          

За рубежом

Аналитика

Политика