Китайские ученые синтезировали гибкий материал, способный менять цвет при механических деформациях или изменении влажности. За счет обратимых изменений микроструктуры из нанокристаллов целлюлозы при растяжении, сжатии или повышении влажности пленка могла изменяться как кожа хамелеона. Результаты исследования гибкого материала со структурной окраской, способного растягиваться на 39 процентов от своего недеформированного размера, опубликованы в журнале .
Цвет объектов может определяться не только пигментами в их составе, но и структурой поверхности. Так, окраска некоторых насекомых, птиц и животных обусловлена микроструктурой их покрова. В природе существует множество примеров такой окраски, и структур, обеспечивающих определенный окрас, также очень много. В частности, структурной окраской отличаются хамелеоны: за счет изменения упорядоченности нанокристаллов при возникновении и снятии напряжения в коже рептилии меняют свой окрас.
Ученые пытаются создавать подобные коже хамелеона материалы, однако для их производства обычно требуется сырье из невозобновляемых ресурсов. Заменой им может стать нанокриталлическая целлюлоза, которую можно получать из веществ, содержащих целлюлозу. Цзэ-Лянь Чжан (Ze-Lian Zhang) с коллегами из Сычуаньского университета создали гибкий материал на основе наноцеллюлозы, способный изменять структурный цвет при механических деформациях и изменении влажности среды. Для этого они смешали полученную из хлопка наноцеллюлозу с диакрилатом полиэтиленгликоля и подействовали ультрафиолетом для инициации образования связанной полимерной сетки.
Полученный композитный материал состоял из нанокристаллических целлюлозных стержней, связанных полимерной сеткой и мог растягиваться на 39 процентов от своего изначального размера. При этом переливающаяся окраска гибкой ткани изменялась от красной до зеленой. Микроструктура и цвет также зависели от влажности и степени сжатия. Это позволяло писать на ткани без чернил и проявлять или прятать информацию, контролируя влажность.
По словам авторов, их работа демонстрирует новую стратегию разработки гибких, чувствительных к растяжению материалов на основе наноцеллюлозы, которые могут быть использованы в создании «умной кожи».
Свойство материалов из наноцеллюлозы изменять форму при внешнем воздействии используют для создания умных тканей. В прошлом году ученые представили ткань, которая могла адаптироваться к повышению температуры тела человека.