2007年10月22日
麻省理工学院研究人员创建了一个新的结构凝胶,可以迅速改变颜色在应对各种各样的刺激,包括温度、压力、盐浓度和湿度。
在其他应用程序中,结构化凝胶可以作为快速和廉价的化学传感器,Edwin Thomas说,麻省理工学院材料科学与工程的莫里斯·科恩教授。亚博网站下载亚博老虎机网登录一个地方这样的环境传感器可能是有用的是一个食品加工厂,传感器可以表明必须保持干燥的食物是否已经被过度暴露在湿度。
托马斯是资深作者的一篇论文工作发表在10月21日在线版《自然材料》。亚博网站下载
结构化的凝胶的关键组件是一个扩展或收缩的物质暴露在一定的刺激。这些变化在凝胶的厚度使它改变颜色,整个可见光谱范围的光。
对象,反映不同的颜色取决于你看他们已经存在,但是一旦这些对象生产,不能改变他们的属性。麻省理工团队着手创建一个材料,将在应对外界刺激改变颜色。
“我们想要开发一些可调,”托马斯说,谁是麻省理工学院材料科学与工程系的负责人。亚博网站下载亚博老虎机网登录
要做到这一点,他们开始与自组装嵌段共聚物薄膜制成的交替层两种材料,聚苯乙烯和poly-2-vinyl-pyridine。亚博网站下载这些层的厚度和折射率确定什么颜色的光将被反射产生的凝胶。
通过保持聚苯乙烯层的厚度不变,改变poly-2-vinyl-pyridine层的厚度与外部刺激如pH值和盐浓度,研究人员能够改变凝胶的颜色在几分之一秒。
“这是一个巧妙的和易于实现的方法使光子材料的光学特性很容易调谐范围广泛,”安德鲁·Lovinger说聚合物项目主任在美国国家科学基金会,资助这亚博网站下载个研究。亚博老虎机网登录
操纵的关键poly-2-vinyl-pyridine的厚度(2副)层是给每一段的氮2块一个正电荷,副总裁的聚电解质链,可以放大到超过1000%体积的水。
如果沿链骨干的指控是电屏蔽,例如通过添加高浓度的盐离子渗透的水凝胶,2副链陷入无序缠结,像球的字符串。盐离子被冲走时,2副总裁正电荷又互相排斥和链延伸,导致每个2 vp层扩大和材料反映出不同的颜色。
因为diblock聚合物薄膜是一维周期性堆栈,肿胀是有限的一维,产生颜色变化的反射波长的575%,一个戏剧性的改善在早些时候的变色凝胶是由带电胶体在三维晶格结构。这些凝胶在三维空间扩张,使颜色变化的范围要小得多。
新凝胶也敏感的压力变化,湿度和温度。“你可以用机械或化学作用非常大的反应,经历整个范围的光线从红外到紫外(300纳米)”(1600海里),托马斯说。
该研究小组也在研究一种凝胶,改变颜色,以应对应用电压。