在線留言
近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院研究團(tuán)隊基于仿生思想研制了一種新型高光譜變色材料。
植被是典型的地面背景，針對植被的高光譜材料一直是工程領(lǐng)域的重點(diǎn)和難點(diǎn)：一方面，植物葉片具有獨(dú)特的太陽光譜反射特征，材料需要在整個太陽光譜內(nèi)與葉片光譜特征一致；另一方面，植物葉片的顏色及光譜特征會發(fā)生變化，材料需要具備變色能力。
研究團(tuán)隊從植物葉片的變色機(jī)制中獲得靈感，提出一種將綠色動態(tài)顏料與黃色靜態(tài)顏料復(fù)合的顏色變化模型。綠色動態(tài)顏料具有著色態(tài)和褪色態(tài)兩種色態(tài)，當(dāng)其呈著色態(tài)時會掩蓋靜態(tài)顏料的顏色，而當(dāng)其呈褪色態(tài)時靜態(tài)顏料的顏色就會顯現(xiàn)。
基于該仿生思想，研究團(tuán)隊將熱致變色微膠囊顏料與鈦鉻黃顏料復(fù)合，利用溶液鑄膜法制備了以聚乙烯醇為基材的變色仿生材料。該仿生材料的顏色變化通過施加外部溫度刺激來切換，并且具有雙穩(wěn)態(tài)特性，兩種色態(tài)均能在常見的戶外環(huán)境中穩(wěn)定存在。
在實(shí)現(xiàn)變色現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，團(tuán)隊進(jìn)一步通過發(fā)展顆粒系輻射傳輸模型設(shè)計材料中的顏料顆粒配比使其模仿葉肉細(xì)胞中細(xì)胞堆疊結(jié)構(gòu)對入射輻射的散射過程，從而形成與真實(shí)葉片一致的近紅外高反射特征；借助具有親水特性的基材使仿生材料吸收空氣中的水分，從而模擬植物葉片的水吸收谷特征）。此外，仿生材料還可隨環(huán)境中濕度波動進(jìn)行水分吸附和脫附，模仿植物葉片通過水分輸運(yùn)進(jìn)行溫度調(diào)控，與天然葉片的紅外特征一致。
該研究實(shí)現(xiàn)了針對落葉植被的高光譜變色仿生，在工程領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
