工程师重新利用19世纪的摄影技术来制作有弹性的变色胶片

想象一下拉伸一段胶片以揭示隐藏的信息。或者检查臂带的颜色以测量肌肉质量。或者穿着泳衣，当你跑圈时会改变色调。多亏了麻省理工学院工程师重新使用并重新利用的摄影技术，这种类似变色龙的变色材料可能即将问世。

通过将 19 世纪的彩色摄影技术应用于现代全息材料，麻省理工学院的一个团队将大尺寸图像打印到弹性材料上，拉伸时可以改变它们的颜色，随着材料的应变反射不同的波长。

研究人员制作了印有详细花束的弹性薄膜，当薄膜被拉伸时，这些花束会从暖色调变为冷色调。他们还打印了薄膜，揭示了草莓、硬币和指纹等物体的印记。

该团队的结果提供了第一个可扩展的制造技术，用于生产具有“结构颜色”的详细、大规模材料——颜色是由材料的微观结构产生的，而不是来自化学添加剂或染料。

“缩放这些材料并非易事，因为你需要在纳米尺度上控制这些结构，”麻省理工学院机械工程系的研究生 Benjamin Miller 说。“现在我们已经扫清了这个扩展障碍，我们可以探索以下问题：我们可以使用这种材料制造具有人类触觉的机器人皮肤吗?我们能否为虚拟增强现实或医疗培训等事物创建触摸感应设备?这是我们现在正在关注的一个很大的空间。”

该团队的结果今天出现在Nature Materials上。Miller 的合著者是麻省理工学院本科生 Helen Liu 和麻省理工学院机械工程副教授 Mathias Kolle。

Kolle 的团队开发了受自然启发的光学材料。研究人员研究了软体动物壳、蝴蝶翅膀和其他虹彩生物体的光反射特性，这些生物体似乎会因微观表面结构而闪烁并改变颜色。这些结构是倾斜的和分层的，可以像微型彩色镜子或工程师所说的布拉格反射器一样反射光。

包括 Kolle's 在内的团体试图使用各种技术在材料中复制这种自然的结构色。一些努力产生了具有精确纳米级结构的小样品，而另一些则产生了更大的样品，但光学精度较低。

正如该团队所写，“尽管有几个潜在的高影响应用程序，但同时提供 [微尺度控制和可扩展性] 的方法仍然难以捉摸。”

在对如何解决这一挑战感到困惑时，米勒碰巧参观了麻省理工学院博物馆，一位策展人向他介绍了全息术展览，这是一种通过将两束光束叠加到物理材料上来产生 3D 图像的技术。

“我意识到他们在全息术中所做的事情与大自然对结构颜色所做的事情是一样的，”米勒说。

那次访问促使他阅读全息术及其历史，这使他回到了 1800 年代后期，以及李普曼摄影——一种由法国-卢森堡物理学家加布里埃尔·李普曼发明的早期彩色摄影技术，他后来获得了诺贝尔物理学奖。技术。

李普曼首先在非常薄的透明乳剂后面放置一面镜子来生成彩色照片——这是一种他从微小的感光颗粒中调制而成的材料。他将装置暴露在光束下，镜子通过乳剂反射回来。入射和出射光波的干涉刺激乳剂颗粒重新配置它们的位置，就像许多微小的镜子一样，并反射曝光光的图案和波长。

使用这种技术，李普曼将花朵和其他场景的结构彩色图像投射到他的乳液上，尽管这个过程很费力。它涉及手工制作乳液并等待数天让材料充分暴露在光线下。由于这些限制，该技术在很大程度上淡入了历史。

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