像變色龍和章魚那樣變色

來源 科學公園

來自美國的科學家們近日通過模仿自然界中部分生物的結構色，成功開發出兩種能夠改變顏色的新材料。

所謂結構色，指的是通過物體中的微觀結構與光的選擇性的相互作用導致物體呈現特定的色彩。有別於顏料或者染料產生的色彩，結構式不需要依賴於特定的化學結構。許多動物不僅利用結構色來產生顏色，而且能夠通過改變產生結構色的微觀結構來使得自身的色彩發生變化，而這也成為仿生新材料研究者關注的熱點。

在發表於最新一期《科學》上的一篇論文中，來自美國阿克倫大學的研究人員模仿變色龍的變色機理，開發出一種新的高分子材料。這種高分子材料屬於ABA三嵌段共聚物這一特殊的高分子化合物。在這種材料中，性質迥異但又互相連接在一起的AB兩部分發生微觀尺度的相分離。這種相分離不僅賦予材料類似橡膠的彈性，而且它會像變色龍皮膚中的微觀結構一樣選擇性地散射某些波長的光，從而產生結構色。當材料被拉伸時，微觀結構的間距發生變化，其顏色也會像變色龍皮膚那樣發生變化。

變色龍變色的原理：皮膚伸縮導致其中微觀結構的間距發生變化，從而造成結構色的變化

模仿變色龍皮膚的高分子材料在被拉伸時其結構色也會發生變化

無獨有偶，在同一期《科學》雜誌上，來自美國加州大學爾灣分校的研究人員模擬章魚等頭足綱動物的變色原理，也開發出一種新的材料，只不過他們的關注重點不是可見光而是紅外線。這種新材料的基本構造是在一種被稱為介電彈性體(dielectric elastomer)的材料表面覆蓋一層金屬鋁，或者交替的二氧化鈦和二氧化硅薄膜。在電場作用下，介電彈性體會發生膨脹，使得覆蓋在其表面的金屬或者氧化物從充滿褶皺且較為厚的膜變成平滑且更薄的膜，這會使得這些表面塗層對紅外線的反射發生明顯變化。在熱成像儀等利用物體散發出的紅外線來成像的設備的觀察下，物體的外觀會有較大的差異。這種材料或許會在夜間偽裝等場合派上大用場。

模仿章魚的變色材料的基本原理：彈性體變形導致覆蓋在其表面的塗層對紅外線的反射發生變化

模仿章魚的新材料在變形前後的實物（上）和熱成像照片（下）的比較

論文：http://science.sciencemag.org/content/sci/359/6383/1495.full.pdf

http://science.sciencemag.org/content/sci/359/6383/1509.full.pdf

（文中圖片均引自原論文）

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