中國粉體網(wǎng)訊 在自然界中，章魚、墨魚、魷魚等頭足類動物具有強(qiáng)大的變色偽裝能力——它們可以通過控制肌肉，將皮膚表面下成千上萬的色素顆粒進(jìn)行重新排布，從而根據(jù)周圍環(huán)境的變化快速調(diào)節(jié)膚色，達(dá)到偽裝掩飾的目的。
受到這種自然現(xiàn)象的啟發(fā)，廈門大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院侯旭團(tuán)隊(duì)鄭靖副教授和香港大學(xué)唐晉堯教授合作開發(fā)了一種新型的光致變色活性膠體材料，實(shí)現(xiàn)了對多組分非平衡態(tài)體系的多自由度控制和可編程的光響應(yīng)相分離，為彩色電子紙和自供電光學(xué)偽裝提供了一種簡便的方法。
如變色龍般的智能膠體
在彩色電子紙的應(yīng)用中，帶電顏色粒子可以根據(jù)施加電壓的情況實(shí)現(xiàn)不同聚散和分布情況，因而可以用來顯示不同的圖像和文字�；诖耍芯繄F(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種新型活性膠體材料，通過控制光控制膠體粒子的不同聚散形態(tài)，形成多種不同的“相”，并達(dá)致宏觀變色的效果�！跋唷笔俏镔|(zhì)在不同狀態(tài)、不同結(jié)構(gòu)下的不同形態(tài)或表現(xiàn)形式。這種膠體可受光的影響，通過控制這些“相”之間的比例和位置，制造出更復(fù)雜的微米級結(jié)構(gòu)。
簡而言之，就是可以運(yùn)用光學(xué)活性材料呈現(xiàn)出變化多端的圖案與色彩。
活性智能材料的新突破
近年來，光驅(qū)微納米機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展為研發(fā)活性材料提供了良好的環(huán)境。人們可以通過改變?nèi)肷涔獾墓鈴?qiáng)、波長、偏振等因素而精準(zhǔn)調(diào)節(jié)粒子的速度與運(yùn)動方向，并透過改變局域化學(xué)梯度場改變粒子間的有效相互作用。這為實(shí)現(xiàn)活性粒子的智能化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)群體智能提供了重要的契機(jī)。
基于此，研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計了一種波長選擇性TiO2活性膠體系統(tǒng)，其中活性膠體粒子用光譜特征染料編碼，形成光致變色膠體群。粒子-粒子的相互作用可以通過結(jié)合不同波長和強(qiáng)度的入射光來靈活調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)可控的膠體聚集和分離，為研究微納粒子的相行為和結(jié)構(gòu)演化動力學(xué)提供了理想的模型。
受自然界中光致變色現(xiàn)象啟發(fā)，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步通過混合青色、品紅和黃色膠體形成動態(tài)光致變色墨水，并在宏觀上實(shí)現(xiàn)了光致變色。
這項(xiàng)新技術(shù)比傳統(tǒng)的變色材料更加可靠和便利，為彩色電子紙和自供電光學(xué)偽裝等應(yīng)用提供了一種更加簡便的方法，有助于促進(jìn)人類對人造活性材料的“群體智能”的理解，并為活性智能材料的設(shè)計開辟新方向。
結(jié)語
從想法的提出到論文的刊發(fā)，五年的時間里，研究團(tuán)隊(duì)投入了大量的時間和精力在“觀察”和“試錯”上。粒子運(yùn)動觀測和圖像拍攝需要借助顯微鏡完成，團(tuán)隊(duì)必須高度專注地觀察不同的實(shí)驗(yàn)條件下圖像細(xì)微的變化�！白铍y的是發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)微小現(xiàn)象后，要及時確認(rèn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和優(yōu)化。錯過任何一個細(xì)節(jié)，結(jié)果都可能謬之千里�！编嵕刚f。
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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