模仿熱帶魚的變色材料

朱崇愷

模仿阿氏霓虹脂鯉表面變色的原理制作變色材料

受到阿氏霓虹脂鯉（又稱日光燈魚）身體表面閃爍色彩的啟發，北卡羅來納州立大學的研究人員開發出了一種通過操縱材料中納米結構柱的方向來改變材料顏色的技術。“阿氏霓虹脂鯉可以通過改變皮膚中微小血小板的角度來控制其身體表面鮮艷的條紋。”北卡羅來納州立大學機械和航空航天工程系副教授張志豪（音譯）說。

“為了對這個概念進行驗證，我們創造了一種能夠展示相似功能的材料。具體來說，我們可以使用磁場改變納米柱陣列的方向，進而改變材料的顏色。”北卡羅來納州博士生、論文第一作者羅志仁（音譯）說。最終完成的變色材料由四層組成，襯底為硅材料，表面涂覆一種嵌有氧化鐵納米顆粒的聚合物。該聚合物層內規則地排列出微米寬的小塊。中間層是含有自由浮動的氧化鐵納米顆粒的水溶液。當在基板下方施加垂直磁場時，磁場會將浮動的納米顆粒拉成隊列。通過改變磁場的方向，研究人員可以改變納米粒子柱的方向。而改變納米粒子柱的角度就會改變材料所反射的最強光的波長，實際上，這就改變了材料的顏色。

“我們可以通過控制聚合物基板上的基座陣列來改變材料的基線顏色，”張教授說，“接下來的工作包括微調納米粒子柱陣列的幾何形狀以提高色彩的純度。我們還計劃開發集成電磁鐵，以實現更多的可編程色彩轉換。”