Известно, что хамелеоны являются непревзойденными
мастерами маскировки, их кожа способна быстро изменять свой цвет, полностью
сливаясь с окружающей средой. Ученые уже достаточно давно пытались раскусить
эти секреты и создать покрытие, которое самостоятельно может изменять свой цвет
и которое станет основой высокоэффективных маскировочных костюмов и покрытий. А
недавно группа ученых из Китая продемонстрировала механического "хамелеона",
покрытие которого способно принимать любой цвет или оттенок в видимом
диапазоне. А ключом к такому "волшебству" являются эффекты фотоники и
плазмоники, реализованные при помощи структур определенной формы из золота и
серебра.
Гуопинг Ван (Guoping Wang), ученый-материаловед из
университета Ухани (Wuhan University), Китай, и его коллеги изготовили при
помощи трехмерного принтера пластмассовый "скелет" хамелеона,
поверхность которого была покрыта квадратными электронно-оптическими модулями.
Каждый модуль представляет собой стеклянную подложку, покрытую слоем оксида
олова-индия, прозрачного токопроводящего материала, который широко используется
в производстве сенсорных жидкокристаллических дисплеях, в солнечных батареях и
т.п.
В стеклянном основании была сделана матрица из
микроскопических отверстий, которые были заполнены золотыми
"столбиками", соприкасавшимися со слоем гелеобразного вещества,
содержащего серебро. Каждый золотой столбик выступал в качестве отдельного электрода,
потенциал на котором можно было регулировать индивидуально при помощи
управляющей электронной схемы. Создаваемое электрическое поле с различными
параметрами заставляло серебряные частицы или группироваться в районе золотого
электрода или равномерно рассеиваться в окружающем пространстве. Изменяя
потенциал на электроде можно управлять количеством привлекаемых к электроду
серебряных частиц и изменять цвет отражаемого поверхностью света в широких
пределах в видимом диапазоне.
Для проверки работоспособности технологии исследователи
снабдили механического хамелеона датчиками, способными различать цвет
окружающей среды. Данные с этих датчиков, обработанные системой управления,
позволили покрытию хамелеона достаточно быстро реагировать на изменения и
сливаться с окружающей средой.
Отметим, что ученые не раз уже пытались сделать подобное
покрытие-хамелеон, основываясь на подражании другим морским животным, способным
изменять цвет своей кожи - кальмару, каракатице и осьминогу. Но новая
технология, основанная на принципах фотоники и плазмоники, работает гораздо
быстрее и может воспроизводить большее количество цветов и оттенков.
В скором времени ученые планирую реализовать подобное
покрытие-хамелеон в виде гибкого пленочного покрытия. А в более отдаленном
будущем такие покрытия могут стать настолько тонкими, что их можно будет
наносить на солдатскую униформу, превращая ее в систему адаптивного камуфляжа.
Кроме этого, такие "плазмонные ячейки" могут использоваться для
создания крупногабаритных полноцветных дисплеев и экранов, которым для их
работы будет требоваться малое количество энергии. К сожалению, быстродействие
"плазмонных ячеек" достаточно мало и дисплеи на их основе не могут
быть использованы для компьютерных игр и для отображения видео с быстрыми динамичными
сценами.
