隨心變色的“魔術(shù)染料”

劉晨

在魔術(shù)表演中，魔術(shù)師左右手各執(zhí)一張黑色梅花的撲克牌，兩張牌輕輕一碰，魔術(shù)師吹一口“仙氣”，原本的梅花圖案瞬間變成了紅桃圖案。

魔術(shù)中撲克牌的顏色變化多端，只是幻影或手法技巧不同。現(xiàn)實(shí)中，能隨心變色的生物只有變色龍。但是，隨著“魔術(shù)染料”的出現(xiàn)，手機(jī)殼、鞋子、車都可以變換顏色和圖案。接下來，就讓我們一起認(rèn)識(shí)一下這奇妙的“魔術(shù)染料”。

科學(xué)界的光影魔術(shù)高手

美國麻省理工學(xué)院計(jì)算機(jī)科學(xué)與人工智能實(shí)驗(yàn)室的研究人員模仿變色龍的變色能力，開發(fā)出一種可重復(fù)使用、完全可逆的“魔術(shù)染料”。作為一種混合型光致變色染料，它用漆料分別與品紅、黃色和青色三種光致變色顏料等比例混合，再噴涂到物體上，之后讓物體在紫外線和可見光的照射下改變顏色。

為什么會(huì)發(fā)生這么神奇的效果呢？我們知道，物體之所以顯示出不同的顏色，是由于光與物質(zhì)相互作用之后，光線與視網(wǎng)膜中的視細(xì)胞作用效果不同而引起，與光的強(qiáng)弱無關(guān)。而一切介質(zhì)對(duì)光均具有吸收、反射、透射三種特性。吸收分一般吸收和選擇吸收。一般吸收指的是在一定波長(zhǎng)范圍內(nèi)，物質(zhì)對(duì)各種波長(zhǎng)的光作等能量吸收，而選擇吸收是指物質(zhì)對(duì)某種波長(zhǎng)的光吸收顯著，具有選擇性。選擇吸收是物體呈現(xiàn)顏色的主要原因。

不僅單色光能產(chǎn)生顏色，幾種單色光的混合光也可以產(chǎn)生顏色。例如黃色光和藍(lán)色光兩種單色光混合可以產(chǎn)生綠色光。這種綠色光與單色綠光，人眼是感覺不出有什么區(qū)別的。

我們所知的染料顏色混合都是減法混色。“魔術(shù)染料”使用三種具有不同波長(zhǎng)的三原色光來分別消除每種原色，從而形成各種顏色的光。

有光就能變變變

“魔術(shù)染料”基于染料的光致變色特性，比如化合物A 在受到特定波長(zhǎng)的光照射時(shí)，發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)生成化合物B，其吸收光譜發(fā)生變化;在另一波長(zhǎng)的光照射下，化合物B 又恢復(fù)到化合物A。

早在1867年，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，黃色的并四苯材料在空氣和光線的照射下會(huì)褪色，受熱之后會(huì)重新變回黃色;1952年，科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)了一類叫螺吡喃的化合物，它在光線照射下能夠發(fā)生可逆的顏色改變。近年來，中國科學(xué)家也合成了100多種有機(jī)光致變色材料。

例如日本研究了一種光致變色染料，能使合成纖維織物“染”上周圍景物的顏色，把人的服裝“融”在自然景色中;中國試制的光致變色染料腈綸線，編織成衣料后能隨光源變化轉(zhuǎn)換色彩。

一天一變樣，一天一外觀

魔術(shù)般的光致變色染料在日常生活中和國防軍事上都能發(fā)揮重要作用。

在日常生活中，不論是手機(jī)外殼、鞋子、玩具等小型生活用品的定制，還是汽車、飛機(jī)等大型設(shè)備的表面裝飾，“魔術(shù)染料”都可以滿足。

在國防軍事上， 它可以將軍艦、坦克等武器裝備用光致變色染料加以涂敷，其表面在光照下會(huì)產(chǎn)生變色，使其與周圍的環(huán)境匹配，從而融入大自然中，讓衛(wèi)星等偵察手段不易發(fā)現(xiàn)它們的真面目，達(dá)到掩護(hù)的目的。

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，相信在不久的將來，光致變色染料會(huì)走入千家萬戶，并影響人們的日常生活。也許有一天，一輛邊行駛邊變色的汽車，會(huì)與你擦身而過。