Khoa học kỹ thuật và công nghệ

Phát triển vật liệu lấy cảm hứng từ cá thay đổi màu sắc bằng cách sử dụng vật liệu nano (04/04/2019)

Lấy cảm hứng từ khả năng biến đổi màu sắc nhấp nháy của loài cá Neon Xanh (Neon Tetra), các nhà nghiên cứu đã phát triển một kỹ thuật mới cho phép thay đổi màu sắc của vật liệu bằng cách điều chỉnh hướng của các cột có cấu trúc nanô trong vật liệu.

Chih-Hao Chang, phó giáo sư kỹ thuật cơ khí và hàng không vũ trụ tại trường Đại học bang North Carolina (NC State), Hoa Kỳ, đồng thời là tác giả của bài báo cho biết: "Loài cá Tetras có khả năng kiểm soát các sọc màu sáng trên cơ thể bằng cách thay đổi góc độ của các tiểu cầu nhỏ trên da của chúng”.

"Trong nghiên cứu bằng chứng về khái niệm này, chúng tôi đã tạo ra một chất liệu có đặc điểm tương tự", Tiến sĩ Zhiren Luo, tại NC State cho biết. "Cụ thể hơn, nghiên cứu của chúng tôi đã chứng minh rằng chúng ta hoàn toàn có thể thay đổi màu sắc của vật liệu bằng cách sử dụng từ trường để thay đổi hướng của các dãy cột có cấu trúc nanô".

Vật liệu thay đổi màu sắc có cấu tạo gồm bốn lớp. Đầu tiên là lớp chất nền silicon được bọc một lớp polyme trên đó bao phủ các hạt nanô oxit sắt từ. Trên bề mặt lớp polyme là các dãy đế cột có kích thước micron thông thường xếp thẳng hàng, đặc điểm này khiến cho lớp polyme có hình dáng giống như một viên gạch xếp hình LEGO. Lớp giữa là dung dịch nước có chứa các hạt nano oxit sắt từ trôi nổi tự do. Dung dịch này được thu giữ cố định bằng lớp vỏ polyme trong suốt.

Từ trường được đặt bên dưới đế vật liệu sẽ có tác dụng kéo các hạt nanô trôi nổi vào các cột trụ xếp thẳng hàng trên đế cột. Bằng cách thay đổi hướng của từ trường, các nhà khoa học có thể thay đổi hướng của các cột chứa hạt nanô. Bên cạnh đó, việc thay đổi góc của các cột làm thay đổi bước sóng ánh sáng được phản xạ mạnh nhất bởi vật liệu, từ đó, dẫn đến sự thay đổi màu sắc của vật liệu.

Luo đưa ra dẫn chứng về khả năng thay đổi màu sắc có thể quan sát được của vật liệu từ màu xanh lá đậm sang màu vàng neon.

"Bạn hoàn toàn có thể thay đổi màu sắc cơ bản của vật liệu bằng cách kiểm soát dãy đế cột trên chất nền polyme của vật liệu", Chang nói. "Các bước tiếp theo chúng tôi cần thực hiện bao gồm điều hưởng tinh của các dãy cột để cải thiện độ tinh khiết màu. Ngoài ra, chúng tôi cũng đang lên kế hoạch phát triển nam châm điện tích hợp cho phép thay đổi màu sắc lập trình được hiệu quả hơn".

Nhóm nghiên cứu đang nỗ lực hướng tới mục tiêu phát triển các ứng dụng từ thiết bị phản chiếu hình ảnh đến ngụy trang động.

Bài báo về kết quả nghiên cứu được đăng tải trên tạp chí ACS Nano.

Nguồn: P.K.L (NASATI)/www.vista.gov.vn

Cập nhật: 28/3/2019