Вдохновившись особенностями кожи головоногих моллюсков, инженеры Калифорнийского университета в Ирвайне изобрели адаптивный композитный материал, который может изолировать содержимое в стаканчиках для напитков, сумках для ресторанов, коробках для посылок и даже транспортных контейнерах. Исследование опубликовано в журнале Nature Sustainability.
Инновация представляет собой инфракрасно-отражающую металлизированную полимерную пленку, разработанную в лаборатории Алона Городецкого, доцента кафедры химической и биомолекулярной инженерии Калифорнийского университета. В статье Городецкий и члены его команды описывают композитный материал большой площади, регулирующий тепло с помощью реконфигурируемых металлических структур, которые могут обратимо отделяться друг от друга и снова собираться вместе при различных уровнях деформации.
«Металлические островки в нашем композитном материале находятся рядом друг с другом, когда материал расслаблен, и отделяются друг от друга, когда материал растягивается, что позволяет нам управлять отражением и передачей инфракрасного света или рассеиванием тепла. — рассказывает Городецкий. — Механизм похож на расширение и сжатие хроматофора в коже кальмара, который изменяет отражение и передачу видимого света».
Известно, что изменение размера хроматофора помогает кальмарам общаться и маскировать свое тело, чтобы уклоняться от хищников и прятаться от добычи. Городецкий сообщает, что, имитируя этот подход, его команда включила в свой материал «настраиваемую терморегуляцию», что может привести к повышению энергоэффективности и защите чувствительных пальцев от горячих поверхностей.
Ключевым прорывом в этом проекте стала разработка исследователями UCI экономически эффективного метода производства композитного материала в необходимых количествах. Согласно статье, стоимость сырья из меди и резины начинается примерно с пенни за квадратный метр, а затраты снижаются за счет эффекта масштаба. Технология производства группы включает в себя нанесение медной пленки на многоразовую подложку, например, алюминиевую фольгу, а затем напыление нескольких полимерных слоев на медную пленку, причем все это можно делать практически любыми партиями, которые только можно себе представить.
«Комбинированная стратегия производства, которую мы сейчас усовершенствовали в нашей лаборатории, является настоящей переменой в игре. — делится ученый. — Мы уже много лет работаем с адаптивными материалами и системами, вдохновленными головоногими моллюсками, но раньше мы могли изготавливать их только в относительно небольших помещениях. Теперь, наконец, есть способ сделать этот материал рулонным на заводе».
Разработанная стратегия и экономия от масштаба должны позволить использовать композитный материал в широком спектре применений, от уютных кофейных чашек до палаток или в любом контейнере, требующем перенастраиваемого контроля температуры, отмечают исследователи.
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.