ساخت پوست مصنوعی که همانند آفتاب‌پرست رنگ عوض می‌کند

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه کمبریج پوست مصنوعی جدیدی را با کمک موادی درست کردند که این مواد از ذرات بسیار ریز طلای پوشیده شده با پلیمر ساخته شده و سپس در قطرات بسیار ریز آب در روغن فشرده شده است. زمانی که این مواد در معرض نور یا گرما قرار می‌گیرد، ذرات آن به هم می‌چسبند و رنگ عوض می‌کند.

در طبیعت، حیواناتی مثل آفتاب‌پرست و سپیداج (ده‌پا یا ماهی مرکب) به لطف کروماتوفور‌ها یا سلول‌های رنگدانه‌ای قادر به تغییر رنگ پوست خود هستند. کروماتوفور سلول‌های پوستی با بافت انقباضی هستند که در اطراف رنگدانه‌ها حرکت می‌کنند. رنگدانه‌ها برای نشان دادن رنگ خود پخش می‌شوند و برای شفاف شدن سلول به هم فشرده می‌شوند. پوست مصنوعی محققان دانشگاه کمبریج نیز بر پایه همین اصل ساخته شده، با این تفاوت که به جای داشتن بافت انقباضی، توانایی تغییر رنگ‌شان بر پایه نوری است که از نانوماشین‌ها تولید می‌شود و سلول‌ها در این پوست مصنوعی در واقع قطره‌های بسیار ریز آب هستند.

 

زمانی که ماده گرما می‌بیند و دمای آن به بالای ۳۲ درجه می‌رسد، نانوذرات آن مقدار بسیار زیادی انرژی را در کسری از ثانیه ذخیره می‌کنند و پوشش پلیمری آب درون‌شان را از دست می‌دهند و از هم می‌پاشند. این امر موجب می‌شود که نانوذرات به شکل خوشه‌های محکم به همدیگر وصل می‌شوند. زمانی که ماده خنک می‌شود، پلیمر‌ها آب جذب می‌کنند و گسترش می‌یابند و نانوذرات طلا همانند یک فنر با قدرت و سرعت بالا از هم پاشیده می‌شوند.

اندرو سالمون، یکی از محققان دانشگاه کمبریج در این مورد می‌گوید: بارگذاری نانوذرات درون قطرات بسیار ریز به ما امکان می‌دهد که شکل و ابعاد این خوشه‌ها را کنترل کنیم و این امر امکان تغییر رنگ آن‌ها را می‌دهد.

هندسه نانوذرات هنگامی که به خوشه‌ها می‌چسبند، تعیین می‌کند کدام رنگ به نظر برسد؛ وقتی نانوذرات از هم جدا می‌شوند، قرمز به نظر می‌آیند و هنگامی که با هم خوشه می‌شوند، به رنگ آبی تیره درمی‌آیند. با این حال، قطرات آب همچنین خوشه‌های ذرات را فشرده می‌کند و باعث می‌شود آن‌ها روی یکدیگر سایه بیندازند و کل خوشه تقریبا شفاف به نظر برسد.

 

با این حال، مواد تولید شده محققان کمبریج در یک لایه ساخته شده است و به همین دلیل فقط قادر به تغییر به یک رنگ واحد است. اما مواد نانوذره متفاوت و با اشکال مختلف می‌توانند لایه‌های بیشتری داشته باشند تا بتوانند به موادی کاملا دینامیک تبدیل شوند و همانند پوست یک آفتاب‌پرست تغییر رنگ دهند.