El equipo, dirigido por la Universidad de Cambridge, ha inventado una forma de fabricar este tipo de hojas a escalas industriales, abriendo aplicaciones que van desde ropa inteligente para personas o edificios hasta la seguridad de los billetes.
Usando un nuevo método llamado Cizallamiento Oscilatorio Inducido por Doblado BIOS, los investigadores ahora pueden producir cientos de metros de estos materiales, conocidos como 'ópalos de polímero', en un proceso de rollo a rollo. Los resultadosse informan en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Algunos de los colores más brillantes de la naturaleza se pueden encontrar en piedras preciosas de ópalo, alas de mariposa y escarabajos. Estos materiales obtienen su color no de tintes o pigmentos, sino de las microestructuras ordenadas sistemáticamente que contienen.
El equipo detrás de la investigación actual, con sede en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, ha estado trabajando en métodos para recrear artificialmente este 'color estructural' durante varios años, pero hasta la fecha, ha sido difícil fabricar estos materiales utilizando técnicas que sean lo suficientemente baratas.para permitir su uso generalizado.
Para hacer los ópalos de polímero, el equipo comienza cultivando cubas de nanoesferas de plástico transparente. Cada pequeña esfera es sólida en el medio pero pegajosa por fuera. Luego, las esferas se secan en una masa solidificada. Doblandohojas que contienen un sándwich de estas esferas alrededor de rodillos sucesivos, las bolas son mágicamente forzadas a pilas perfectamente dispuestas, en cuyo punto adquieren un color intenso.
Al cambiar los tamaños de las nanoesferas iniciales, se reflejan diferentes colores o longitudes de onda de luz. Y dado que el material tiene una consistencia similar a la goma, cuando se retuerce y estira, el espacio entre las esferas cambia, lo que provocael material para cambiar de color. Cuando se estira, el material cambia al rango azul del espectro, y cuando se comprime, el color cambia hacia el rojo. Cuando se libera, el material vuelve a su color original. Estos materiales camaleónicos podrían encontrar su camino hacia el color-cambiar papeles pintados o revestimientos de edificios que reflejen la radiación térmica infrarroja.
"Encontrar una manera de persuadir objetos de una milmillonésima parte de un metro para que se formen perfectamente en escalas de kilómetros es un milagro", dijo el profesor Jeremy Baumberg, autor principal del artículo. "Pero las esferas son solo el primer paso, ya que debería ser aplicablea arquitecturas más complejas en escalas diminutas ".
Para fabricar ópalos de polímero en grandes cantidades, el equipo primero necesitaba comprender su estructura interna para poder replicarla. Utilizando una variedad de técnicas, que incluyen microscopía electrónica, dispersión de rayos X, reología y espectroscopía óptica, los investigadorespudieron ver la posición tridimensional de las esferas dentro del material, medir cómo las esferas se deslizan una sobre la otra y cómo cambian los colores.
"Es maravilloso comprender finalmente los secretos de estas atractivas películas", dijo el estudiante de doctorado Qibin Zhao, autor principal del artículo.
Cambridge Enterprise, el brazo de comercialización de la universidad que está ayudando a comercializar el material, ha sido contactado por más de 100 empresas interesadas en utilizar ópalos de polímero, y se ha fundado una nueva empresa derivada de Phomera Technologies. Phomera buscará formas de escalaraumentar la producción de ópalos de polímero, así como vender el material a compradores potenciales. Las posibles aplicaciones que la compañía está considerando incluyen revestimientos para edificios que reflejen el calor, ropa y calzado inteligentes, o para aplicaciones de empaque y seguridad de billetes.
La investigación se financia como parte de una inversión del Consejo de Investigación en Ingeniería y Ciencias Físicas del Reino Unido EPSRC en el Centro de NanoPhotonics de Cambridge, así como en el Consejo Europeo de Investigación ERC.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . La historia original tiene la licencia a Licencia internacional Creative Commons Attribution 4.0 . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
Referencia de la revista :
cite esta página :