Известно, что хамелеоны являются непревзойденными мастерами маскировки, их кожа способна быстро изменять свой цвет, полностью сливаясь с окружающей средой. Ученые уже достаточно давно пытались раскусить эти секреты и создать покрытие, которое самостоятельно может изменять свой цвет и которое станет основой высокоэффективных маскировочных костюмов и покрытий. А недавно группа ученых из Китая продемонстрировала механического «хамелеона», покрытие которого способно принимать любой цвет или оттенок в видимом диапазоне. А ключом к такому «волшебству» являются эффекты фотоники и плазмоники, реализованные при помощи структур определенной формы из золота и серебра.
Гуопинг Ван (Guoping Wang), ученый-материаловед из университета Ухани (Wuhan University), Китай, и его коллеги изготовили при помощи трехмерного принтера пластмассовый «скелет» хамелеона, поверхность которого была покрыта квадратными электронно-оптическими модулями. Каждый модуль представляет собой стеклянную подложку, покрытую слоем оксида олова-индия, прозрачного токопроводящего материала, который широко используется в производстве сенсорных жидкокристаллических дисплеях, в солнечных батареях и т.п.
В стеклянном основании была сделана матрица из микроскопических отверстий, которые были заполнены золотыми «столбиками», соприкасавшимися со слоем гелеобразного вещества, содержащего серебро. Каждый золотой столбик выступал в качестве отдельного электрода, потенциал на котором можно было регулировать индивидуально при помощи управляющей электронной схемы. Создаваемое электрическое поле с различными параметрами заставляло серебряные частицы или группироваться в районе золотого электрода или равномерно рассеиваться в окружающем пространстве. Изменяя потенциал на электроде можно управлять количеством привлекаемых к электроду серебряных частиц и изменять цвет отражаемого поверхностью света в широких пределах в видимом диапазоне.
Для проверки работоспособности технологии исследователи снабдили механического хамелеона датчиками, способными различать цвет окружающей среды. Данные с этих датчиков, обработанные системой управления, позволили покрытию хамелеона достаточно быстро реагировать на изменения и сливаться с окружающей средой.
Отметим, что ученые не раз уже пытались сделать подобное покрытие-хамелеон, основываясь на подражании другим морским животным, способным изменять цвет своей кожи — кальмару, каракатице и осьминогу. Но новая технология, основанная на принципах фотоники и плазмоники, работает гораздо быстрее и может воспроизводить большее количество цветов и оттенков.
В скором времени ученые планирую реализовать подобное покрытие-хамелеон в виде гибкого пленочного покрытия. А в более отдаленном будущем такие покрытия могут стать настолько тонкими, что их можно будет наносить на солдатскую униформу, превращая ее в систему адаптивного камуфляжа. Кроме этого, такие «плазмонные ячейки» могут использоваться для создания крупногабаритных полноцветных дисплеев и экранов, которым для их работы будет требоваться малое количество энергии. К сожалению, быстродействие «плазмонных ячеек» достаточно мало и дисплеи на их основе не могут быть использованы для компьютерных игр и для отображения видео с быстрыми динамичными сценами.
