На выставке Nano Tech 2015, которая проходила в Токио в конце января этого года, представители Национального института материаловедения (National Institute for Materials Science, NIMS) продемонстрировали образцы созданной ими полимерной пленки, которая меняет свой цвет в зависимости от силы приложенного к ней механического напряжения. Этот эффект родственен эффекту переливающихся цветов крыльев некоторых видов бабочек или жуков, внешний вид которых буквально меняется при изменении угла зрения или угла падения на них света. Но пленка не меняет свой цвет полностью, на ее поверхности отчетливо видно все точки приложения механического напряжения, области растяжения или изгиба, что можно использовать с пользой в самых различных целях.
Демонстрируемый пленкой эффект был получен при помощи рассеивания над поверхностью пленки коллоидного раствора, содержащего наночастицы, размеры которых сопоставимы с размерами отражаемого света. После высыхания растворителя покрытие превратилось в своего рода упругий оптический кристалл, способный отражать свет в определенном диапазоне длин волн, т.е. он обрел свой изначальный цвет. Цвета поверхностей, создаваемые подобным образом, называют структурным окрасом. Такой окрас имеют крылья некоторых видов насекомых, бабочек и жуков, которые переливаются всеми цветами радуги в ярком солнечном свете.
Прикладываемое к пленке механическое напряжение вызывает деформацию, растяжение или изгиб этой пленки. Но в любом случае деформация приводит к тому, что расстояние между наночастицами покрытия немного изменяется, что приводит к изменению свойств коллоидного оптического кристалла, который начинает эффективно отражать свет с более короткой длиной волны.
Для создания покрытия коллоидного оптического кристалла исследователи использовали достаточно распространенный органический растворитель, который бесцветен, абсолютно безопасен для окружающей среды и для людей. Благодаря таким свойствам такие покрытия можно использовать на любых объектах общественной инфраструктуры для контроля целостности конструкций зданий, кузовов транспортных средств, поездов и общественного транспорта. Кроме этого, технология нанесения таких покрытий может быть применена при изготовлении игрушек, датчиков усилия и механических напряжений, оптических фильтров и элементов спектроскопических устройств.
Первоисточник