模仿热带鱼的变色材料

朱崇恺

模仿阿氏霓虹脂鯉表面变色的原理制作变色材料

受到阿氏霓虹脂鲤（又称日光灯鱼）身体表面闪烁色彩的启发，北卡罗来纳州立大学的研究人员开发出了一种通过操纵材料中纳米结构柱的方向来改变材料颜色的技术。“阿氏霓虹脂鲤可以通过改变皮肤中微小血小板的角度来控制其身体表面鲜艳的条纹。”北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程系副教授张志豪（音译）说。

“为了对这个概念进行验证，我们创造了一种能够展示相似功能的材料。具体来说，我们可以使用磁场改变纳米柱阵列的方向，进而改变材料的颜色。”北卡罗来纳州博士生、论文第一作者罗志仁（音译）说。最终完成的变色材料由四层组成，衬底为硅材料，表面涂覆一种嵌有氧化铁纳米颗粒的聚合物。该聚合物层内规则地排列出微米宽的小块。中间层是含有自由浮动的氧化铁纳米颗粒的水溶液。当在基板下方施加垂直磁场时，磁场会将浮动的纳米颗粒拉成队列。通过改变磁场的方向，研究人员可以改变纳米粒子柱的方向。而改变纳米粒子柱的角度就会改变材料所反射的最强光的波长，实际上，这就改变了材料的颜色。

“我们可以通过控制聚合物基板上的基座阵列来改变材料的基线颜色，”张教授说，“接下来的工作包括微调纳米粒子柱阵列的几何形状以提高色彩的纯度。我们还计划开发集成电磁铁，以实现更多的可编程色彩转换。”