Ispirati dal modo in cui piante e animali possono cambiare colore in natura, gli scienziati della Northumbria University hanno sviluppato una nuova tecnologia di rilevamento ottico che può illuminare aree di un oggetto o di un materiale creando rughe e pieghe microscopiche all'interno della sua superficie.
Per creare questa nuova tecnologia, che potrebbe avere una varietà di applicazioni pratiche anche all'interno di dispositivi indossabili flessibili, nell'elettronica e nella stampa 3D, gli scienziati hanno creato prima un film sottile che, quando stimolato con un segnale meccanico o elettronico, si traduce in microscopiche pieghe create sulla sua superficie.
I ricercatori hanno quindi creato una vernice da applicare al materiale che crea una reazione chimica a causa della variazione dei livelli di ossigeno quando si formano le pieghe sulla superficie. Questa reazione crea un effetto luminescente, facendo apparire "luminosa" l'area rugosa della superficie.
Dai fenomeni indesiderati a una funzione innovativa
Se sottoposti a stimoli meccanici, materiali elastomerici come quello creato dai ricercatori della Northumbria University possono subire cambiamenti superficiali, come rughe e crepe. Questo può essere usato per creare caratteristiche ottiche commutabili e colori strutturali con motivi luminescenti dinamici.
Il dott. Xu, professore associato di ingegneria meccanica, ha guidato il progetto e ha dichiarato: "Rughe e pieghe sono generalmente indesiderate in materia di ingegneria. Allo stesso modo, un effetto di smorzamento con ossigeno non è popolare nella scienza della fluorescenza. Tuttavia, attraverso la microingegneria, la magia è avvenuta e due fenomeni indesiderati sono stati trasformati in una funzione "fold to glitter" reattiva e programmabile. "
Inspirato dalla natura
I fenomeni del corrugamento e del piegamento elastici esistono ampiamente in natura, il che ha effettivamente ispirato gli accademici a studiare la scienza matematica e fisica che ci cela dietro a questi cambiamenti e ad esplorare come questa potrebbe essere usata per progettare soluzioni ingegneristiche innovative.
"Si tratta di una nuova entusiasmante ricerca con una serie di applicazioni emergenti nell'elettronica flessibile e indossabile e nei bio-dispositivi", ha affermato John Woodward, Pro Vicecancelliere della Facoltà di Ingegneria e Ambiente della Northumbria University.
Una collaborazione internazionale
La ricerca, intitolata
Una tecnologia di rilevamento topo-ottico flessibile con contrasto ultra elevato, è stata portata avanti da Ben Bin Xu e Yifan Li, del Dipartimento di Ingegneria Meccanica ed Edile della Northumbria University, e Valery Kozhevnikov del Dipartimento di Scienze Applicate della Northumbria, ed è stato pubblicato sulla rivista scientifica Nature Communications.
Il lavoro presso la Northumbria fa parte di un più ampio programma di ricerca collaborativa internazionale che ha coinvolto anche la professoressa Jie Kong della Northwestern Polytechnical University in Cina e la professoressa Ben Zhong Tang della Hong Kong University of Science and Technology.
È stato supportato dal Consiglio di ricerca in ingegneria e scienze fisiche (EPSRC) e dalla Royal Society Kan Tong Po International Fellowship 2019.
Laurent Dala, capo del dipartimento di ingegneria meccanica ed edile della Northumbria, ha aggiunto: "I risultati mostrano la promessa per la futura collaborazione internazionale tra la Northumbria University, la Northwestern Polytechnic University, la Cina e la Hong Kong University of Science and Technology e indicano il beneficio della UKRI nella ricerca di gruppi di ricerca internazionali attraverso borse di studio."