Naukowcy odkryli sposób, jak rozciągając i ściskając ciekłe kryształy otrzymywać różne kolory. Technologia ta może być wykorzystana w inteligentnych powłokach.
Inspiracją dla naukowców z Chicago był kameleon. Fot. DomenicBlair / pixabay.com
Źródłem inspiracji dla naukowców z Pritzker School of Molecular Engineering (PME) na Uniwersytecie Chicagowskim stały się kameleony. Tworząc cienki film polimerowy wypełniony kroplami ciekłego kryształu, a następnie odpowiednio nim manipulując, ustalili mechanizm zmiany koloru, który może być teraz wykorzystany na przykład w inteligentnych powłokach.
W centrum zainteresowania – molekuły chiralne
Ciekłe kryształy są już obecnie powszechnie wykorzystywane przy produkcji wyświetlaczy. Jednak obiektem zainteresowania zespołu badawczego, na którego czele stanął prof. Juan de Pablo, były przede wszystkim molekuły chiralne ciekłego kryształu, które cechują ciekawe właściwości optyczne. Tego typu kryształy mogą również tworzyć tzw. błękitne fazy, mające równocześnie właściwości cieczy i kryształów. W niektórych przypadkach mogą one przepuszczać lub odbijać światło widzialne lepiej niż zwyczajne ciekłe kryształy.
Badacze wiedzieli, że tego typu struktury poddane manipulacji mogą dać cały szereg efektów optycznych, ale też zdawali sobie sprawę, że nie można ich rozciągać lub ściskać bezpośrednio. Dlatego umieścili drobne krople kryształów w filmie polimerowym.
Deformacja w kontrolowany sposób
Okazało się, że taki sposób wykorzystania ciekłych kryształów daje wiele nowych możliwości. Jak wyjaśnia szef zespołu badawczego, prof. Juan de Pablo:
W ten sposób mogliśmy dokonać enkapsulacji chiralnych ciekłych kryształów i deformować je w określony, ściśle kontrolowany sposób. Pozwoliło nam to lepiej zrozumieć ich właściwości oraz ich zachowanie.
Dzięki osadzeniu ciekłych kryształów w polimerowej powłoce naukowcy odkryli wiele innych faz – czyli molekularnych konfiguracji kryształów – które nie były dotychczas znane. Fazy te zaś pozwalają uzyskać różne kolory.
W lotnictwie, w rehabilitacji, w sporcie
Odcień można zmieniać poprzez rozciąganie lub ściskanie kryształów, a także poprzez zmianę temperatury. Jak mówi prof. de Pablo:
Jest wiele możliwości, jakie daje ta technologia. Proszę sobie wyobrazić tego typu kryształy na tkaninach, które dzięki temu zmieniałyby kolor w różnych temperaturach lub przyjmowałyby inny odcień przy zginaniu łokcia.
Profesor dodaje, że zmiany koloru byłyby też doskonałym zdalnym, bezkontaktowym wskaźnikiem choćby naprężeń zachodzących w materiale. Polimerowa powłoka z kroplami ciekłego kryształu pozwoliłaby mierzyć naprężenia w skrzydłach samolotu lub wychwytywać zmiany temperatury w pomieszczeniu. Znalazłaby też zastosowanie w sporcie czy rehabilitacji – pokazałaby, które części ciała poddawane są nadmiernym obciążeniom.
Dotychczas badacze zmieniali odcienie poprzez manipulację naprężeniami i temperaturą. Jak zapewniają jednak, potencjalnie zmianą koloru można też sterować na inne sposoby – na przykład przy pomocy napięcia, pola magnetycznego czy pola akustycznego.
Źródło: european-coatings.com
