中國和德國的科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種模仿變色龍皮膚的人造變色材料，其中的發(fā)光劑(使晶體發(fā)光的分子)組織成不同的核和殼水凝膠層，而不是一個(gè)均勻的基質(zhì)。該發(fā)現(xiàn)于5月6日發(fā)表在《Cell Reports Physical Science》雜志上，表明采用這種設(shè)計(jì)開發(fā)的一種兩發(fā)光素水凝膠化學(xué)傳感器可以通過響應(yīng)顏色隨著魚變質(zhì)微生物釋放的胺蒸氣而改變顏色來檢測海鮮的新鮮度。該材料還可用于推進(jìn)可伸縮電子設(shè)備，動(dòng)態(tài)偽裝機(jī)器人和防偽技術(shù)的開發(fā)。

寧波材料技術(shù)研究所教授陳濤說：“這種新穎的核殼結(jié)構(gòu)不需要仔細(xì)選擇發(fā)光源對(duì)，也不需要精心設(shè)計(jì)和調(diào)節(jié)不同發(fā)光源之間復(fù)雜的光物理相互作用。”中國科學(xué)院工程學(xué)系和該研究的作者。“這些優(yōu)勢(shì)對(duì)于將來仍具有尚未實(shí)現(xiàn)的性能的堅(jiān)固的多色材料系統(tǒng)的構(gòu)建至關(guān)重要。”

盡管科學(xué)家長期以來一直在設(shè)想開發(fā)可以輕松在各種熒光顏色之間波動(dòng)的柔軟材料，但合成材料卻很少像變色龍那樣巧妙地改變色調(diào)。

Chen說：“大多數(shù)人造變色軟材料是通過將兩種或兩種以上的響應(yīng)性發(fā)光劑同時(shí)摻入一個(gè)彈性體或水凝膠基質(zhì)中來制備的。” “另一方面，將不同的虹膜組織成兩個(gè)重疊的核-殼結(jié)構(gòu)層構(gòu)成了豹變色龍的進(jìn)化新奇，使它們的皮膚表現(xiàn)出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)顏色。”

為了確定人造變色材料是否可以被變色龍皮膚的天然核殼結(jié)構(gòu)所吸收，中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所的研究員韋魯和他的同事開發(fā)了一種多發(fā)光體由內(nèi)而外分層的氫氣系統(tǒng)。首先，研究人員合成了紅色的熒光核心水凝膠，該凝膠將用作其他層的模板。將該核心水凝膠在各種Euro水溶液中孵育，然后在含有海藻酸鈉和響應(yīng)性藍(lán)/綠熒光聚合物的生長溶液中孵育凝膠。the離子從核心水凝膠自發(fā)擴(kuò)散到周圍溶液中，觸發(fā)了藍(lán)色和綠色水凝膠層的形成。

由于水凝膠的核心層和殼層重疊的方式，當(dāng)溫度或pH值變化觸發(fā)時(shí)，它們可能會(huì)從紅色變?yōu)樗{(lán)色或綠色。作者還指出，可以調(diào)整藍(lán)色和綠色熒光層的發(fā)射顏色，使材料能夠顯示幾乎整個(gè)可見光譜的顏色。

Chen說：“擬議的擴(kuò)散誘導(dǎo)界面聚合制備核殼材料是普遍的。” “因此，人們高度期望所提議的合成策略可以擴(kuò)展到生產(chǎn)其他具有柔軟變色功能的材料，例如具有刺激響應(yīng)性結(jié)構(gòu)顏色或顏料顏色變化的智能水凝膠或彈性體。”

為了測試由兩種發(fā)光素水凝膠制成的化學(xué)傳感器檢測海鮮新鮮度的能力，Lu及其同事將由這種材料制成的測試條密封在裝有新鮮蝦或魚的盒子中，持續(xù)50小時(shí)。儲(chǔ)存在低于-10 C的海鮮中的測試條與原來的紅色熒光色幾乎沒有變化，表明食物仍然很新鮮，而儲(chǔ)存在30 C的海鮮中的測試條轉(zhuǎn)變?yōu)轷r艷的綠色，表明食物寵壞了。

Chen認(rèn)為新型的核-殼水凝膠和用于制造它們的擴(kuò)散誘導(dǎo)的界面聚合策略都可以在包括機(jī)器人技術(shù)在內(nèi)的各種科學(xué)領(lǐng)域中被證明是有用的。

“在不久的將來，我們計(jì)劃利用已開發(fā)的變色龍皮膚狀核殼水凝膠制備仿生的柔軟偽裝皮膚，可用于模仿活生物體皮膚的多種變色功能并幫助實(shí)現(xiàn)理想的活性。偽裝，顯示和報(bào)警功能，” Chen說。

標(biāo)簽： 人造變色材料