Innowacyjność technologiczna powłoki ochronnej Hull

Naukowcy w Massachusetts Institute of Technology (MIT) znaleźli inspirację od najbardziej wykwalifikowanych artystów przyrody w kamuflażu, takich jak ośmiornica i kałamarnica, do opracowania sposobu projektowania miękkich materiałów, które mogą zmieniać kolory, fluorescencję, a nawet tekstury. Według Xuanhe Zhao, asystenta profesora inżynierii mechanicznej MIT, ten nowy materiał jest zasadniczo elektroaktywnym elastomerem, który może łatwo dostosować się do standardowego procesu i wykorzystywać łatwo dostępne materiały. Pozwala to na bardziej ekonomiczne wytwarzanie dynamicznych powłok przeciwporostowych niż inne zespoły indywidualnie wyprodukowanych modułów elektronicznych. W początkowej demonstracji proof-of-concept materiał może być skonfigurowany do zmiany tekstur i fluorescencji, lub tekstury i kolor z powodu szczepu.

Nowy materiał syntetyczny jest elastomerem o elastycznej i zwijającej formie. "fluorescencja i tekstura materiału zmieni się jednocześnie w zależności od zastosowanego napięcia – rzeczywista zmiana polega na tym, że przełącznik się obraca", mówi Qiming Wang, badacz doktorski z MIT i pierwszy autor teorii.

Badacze zaobserwowali, że cefaloop zmienia barwy głównie dzięki użyciu mięśni, które mogą zmienić kształt maleńkich worków pigmentacyjnych w skórze, na przykład przez kurczenie się okrągłych plam, które ledwo widoczne są w wyraźne płaskie kształty. Ten skurcz mięśni może również zmienić strukturę skóry.

W celu replikacji zaobserwowanych zjawisk naukowcy użyli fizycznego zjawiska odkrytego w 2011, że napięcie przyłożone może dynamicznie zmienić strukturę powierzchni elastomeru.

Łączą one tę zmianę tekstury z mechanicznie reagującymi cząsteczkami wbudowanymi w elastomer, co spowoduje zmianę fluorescencji lub koloru w zależności od napięcia. Kiedy napięcie zostanie uwolnione, zarówno elastomery, jak i molekuły powrócą do luźnego stanu.

Ten dynamiczny rekonfiguralny materiał kamuflażowy może być początkowo używany do celów wojskowych, ponieważ żołnierze i pojazdy często przemieszczają się z jednego miejsca do drugiego. Zhao zwrócił uwagę, że stosowanie takich systemów, jak ten nowy elastomer, zarówno w mundurach, jak i pojazdach, może przynieść kamuflaż, który stale reaguje na zmiany w otaczającym środowisku.


Chociaż naukowcy muszą przeprowadzić więcej eksperymentów materialnych w celu wywołania różnych wzorców dla tego samego materiału. Do tej pory mają tylko jeden wzór dla każdego materiału, który badają.

Kolejnym ważnym potencjalnym zastosowaniem będzie powłoka przeciwporostowa dla kadłubów, w której drobnoustroje i organizmy podobne do skorupiaków są najczęściej gromadzone, co znacznie zmniejszy wydajność napędu kadłuba. Według wczesnych eksperymentów, nawet jeśli faktura powierzchni zmienia się na krótko, od gładkiej powierzchni potrzebnej do szybkiego przemieszczania do szorstkiej, wklęsłej i wypukłej faktury, można szybko usunąć więcej niż 90% skalowania biologicznego.

Badanie zostało sponsorowane przez Amerykańskie Biuro Badań Marynarki Wojennej, Army Research Laboratory oraz National Science Foundation (NSF).