一項研究發(fā)現(xiàn)，一種受變色龍皮膚啟發(fā)的人工變色材料可以用作化學(xué)傳感器，以確定海鮮是否新鮮。
這款由中國專家開發(fā)的設(shè)備，在魚和蝦腐爛時微生物釋放胺蒸汽的情況下，會從粉色變成綠色。 該團隊表示，這種新型材料還可以應(yīng)用于防偽技術(shù)、機器人偽裝和可伸縮電子產(chǎn)品的開發(fā)。
雖然變色龍可以很容易地改變自己的顏色，但開發(fā)能夠做出類似顏色變化的軟材料已被證明是一個挑戰(zhàn)。在他們的研究中，來自中科院寧波材料所的科學(xué)家陳濤(Tao Chen)和他的同事們采用了一種與眾不同的方法。
研究小組從黑豹變色龍身上獲得了靈感，這種動物的皮膚之所以能呈現(xiàn)出復(fù)雜的顏色，是因為它們的皮膚色素是由兩層厚厚的“虹膜”(iridophore)細胞組成的，這些細胞中含有微小的晶體，可以反射特定的波長。
與此相呼應(yīng)的是，該團隊創(chuàng)造了一種紅色熒光水凝膠——一種由分散在水中的交聯(lián)聚合物鏈制成的三維固體——他們將其孵育在銪元素的各種溶液中。
接下來，將紅色凝膠核置于含有反應(yīng)性藍/綠熒光聚合物的生長溶液中。結(jié)果，銪離子從核心擴散到了周圍的溶液中。 水凝膠的紅、藍、綠三層重疊的方式意味著，當(dāng)溫度或pH值發(fā)生變化(比如胺蒸汽的釋放)時，凝膠可以將其熒光顏色從紅色變?yōu)樗{色或綠色。
更難得的是，這種新的核殼布局，不需要仔細選擇發(fā)光原對。它也不需要精心設(shè)計和調(diào)節(jié)不同發(fā)光原之間的復(fù)雜光物理相互作用?！斑@些優(yōu)勢對于未來構(gòu)建強大的多色材料系統(tǒng)非常重要，這些材料的性能尚未實現(xiàn)。”陳濤(Tao Chen)表示。
為了證明這種變色水凝膠的潛力，該團隊僅用兩種發(fā)光原(紅色和綠色)制造了一種變體，用于化學(xué)傳感器。他們將這種材料的測試長條密封在兩個裝有新鮮蝦的盒子里，在不同的溫度下放置大約兩天。
在這段時間結(jié)束時，研究小組發(fā)現(xiàn)，與冷藏溫度低于14°F(-10°C)的蝦一起保存的測試條仍然是紅色的，這表明海鮮仍然新鮮。相比之下，與蝦一起保存在86°F(30°C)的測試條顏色變成了熒光綠色，成功地提供了貝類已經(jīng)變質(zhì)的警告。 研究小組稱，未來可以對藍色和綠色熒光層的發(fā)射顏色進行調(diào)整，使這種材料在幾乎整個可見光譜中顯示出其他顏色。
他們計劃利用開發(fā)出來的類似變色龍皮膚的核殼水凝膠，來制備仿生軟偽裝皮膚。這可以用來“模仿生物體皮膚的各種變色功能，并幫助機器人實現(xiàn)理想的主動偽裝、顯示和報警功能。
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