研究人員切開了奇異豬莓果實,從納米尺度詳細分析其結構組成,發(fā)現(xiàn)種皮上層細胞是一種曲線形的多層重復排列,且每一層都是圓柱形的層狀結構,這種結構通過光波干涉產(chǎn)生了顏色,類似于肥皂泡的反光原理。首席研究員、埃克塞特大學自然光子學副教授彼得·武庫?普f:“這種能控制光線的結構性表層,是進化為一種專門生理功能服務的表現(xiàn),激發(fā)了我們的技術設計!
“新纖維就是模仿這一自然結構,我們對其進一步設計后,使這種結構特性進一步發(fā)揮了出來!闭撐念I導作者、哈佛工程與應用科學學院博士后馬西亞斯·科勒說,“當然植物不能改變顏色。但我們把這種結構和一種彈性材料結合在一起,新的人造纖維就能在拉伸過程中展現(xiàn)出彩虹般變換的顏色。”
為了模仿這一關鍵結構,他們創(chuàng)造了一種新的卷制方法,用多層高分子聚合物包裹玻璃芯,隨后再將玻璃芯腐蝕掉?评照f:“我們用了很細的纖維,用一種高分子聚合物雙分子層包裹它們,這就產(chǎn)生了折射率對比,在層數(shù)和彎曲程度恰當?shù)那闆r下,圓柱截面就會產(chǎn)生鮮艷的色彩。”
這種工藝還可以擴大規(guī)模,用于工業(yè)化生產(chǎn)!拔覀兊睦w維卷制技術還可用于廣泛的材料,尤其是彈性材料,色彩調節(jié)范圍超過現(xiàn)有的任何熱延展纖維一個數(shù)量級!闭撐暮现、哈佛工程與應用科學學院材料科學教授喬安娜·艾森伯格說。
研究人員還指出,這種纖維除了色彩亮麗可變以外,還有極佳的力學性質,適用范圍極廣。比如利用其延展性可以包覆各種復雜的形狀。由于纖維在不同張力下會呈現(xiàn)不同的色彩,其本身可作為一種智能型體育紡織品,在肌肉緊張程度不同的地方顯出不同顏色,或用于感知物體因受熱后的張力變化。
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