Természet ihlette színváltoztató zselé

Japán kutatók olyan polimert fejlesztettek ki, ami képes átváltani színes és átlátszó állapotok között, amikor a környezete változik, valamint csökkentheti a képernyők és a szenzorok költségeit.

A körülvevő hőfok változása, savtartalom (pH-érték), mérgező anyagok vagy gyógyszerek jelenléte válthatja ki a színváltozást. Jellemzően csak az elektromos mezők késztetik a képernyők folyadékkristály celláit a sötét és a világos közötti váltásra. Az új értelmes anyag, melyet Ryojiro Akashi és munkatársai a kanagawai Fuji Xerox Company-nál alkottak meg, azt a módszert utánozza, amellyel az tintahal és a polip szabályozza bőrük pigmentációs mintáit.

Ezek a lények, melyeket a tenger kaméleonjainak is neveznek valójában gyorsabb és összetettebb változásra képesek, mint a hüllők. Védekezésként imitálhatnak más mérgező lényeket vagy elrejtőzhetnek a tengerfeneket utánozva. Egyes szépiafélék akár kommunikálásra is használhatják bőrszínüket.


A gerinctelenek kis pigmentzsákjaik összenyomásával érik el a gyors változást. Bőrük különböző színekkel töltött tömlőket tartalmaz, melyekhez izomszálak kapcsolódnak. Amikor az izmok összehúzódnak, a tömlők megnőnek, és a lefedett terület színessé válik. Meglazítva és elnyújtva az izomszálakat a tömlők kisebb térfogatúra nyomódnak össze, mely hatására a szín látszólag eltűnik.

A Fuji Xerox csapat parányi, összehúzható pigmentzsákokat készített egy NIPAM néven ismert polimerből. Hosszú, láncszerű molekulái keresztkapcsolhatók, hogy lágy zselévé alakuljon. A zselé térfogatát a hőmérséklet szabályozza. 34 Celsius fok körül a polimermolekulák hirtelen összehúzódnak, és a zselé eredeti térfogatának 10 százalékára, vagy még jobban összeesik.

Akashi és kollégái NIPAM pigmentzacskókból álló részecskéket készítettek, melyek mérete duzzadt állapotban mindössze 5 milliomod millimétertől 50 milliomod milliméterig terjed. A kutatók ezeket a részecskéket nagy mennyiségű pigmenttel töltötték fel, anélkül, hogy jelentősen befolyásolták volna hőmérséklet keltette zsugorodásukat.

A szobahőmérsékletű oldószerbe szórt duzzadt zselérészecskék sötétre változtatták a folyadékot. Amikor 40 Celsius fokra melegítették, a részecskék összezsugorodtak és a folyadék szinte teljesen tisztává vált. A kutatók elkészítettek egy kapcsolható ablakot is, két üveglap közé zárva ezt a folyadékot. Ezt az ablakot a hő irányítja, pontosan úgy, ahogy az elektromosság a folyadékkristály cellákat.

Más térfogat változtató zseléket más ingerekkel lehet változásra bírni, lehet az fény, vegyi anyag vagy elektromos mező. Így lehetséges egy intelligens ablak elkészítése, ami mindezen kiváltójelekre reagál. A megközelítés másik előnye, összevetve más hőérzékeny vagy fényérzékeny tintákkal, hogy bármilyen szín előhozható a zselébe töltött pigment változtatásával.