Renk Değiştirebilen, Bukalemun Tipi Yapay Deri Üretildi!

Kapak Görsel: The Optical Society (OSA) Birçok renk seçeneğine sahip bu materyal; görüntü teknolojilerinde tamamen yeni bir biçim için, renk-değişimine dayalı kamuflaj ve binalardaki, köprülerdeki ve ..
Görsel Telif:

Kapak Görsel: The Optical Society (OSA)

Birçok renk seçeneğine sahip bu materyal; görüntü teknolojilerinde tamamen yeni bir biçim için, renk-değişimine dayalı kamuflaj ve binalardaki, köprülerdeki ve hava taşıtlarındaki belli belirsiz kusurları saptayabilen sensörler için ilgi çekici imkanlar sunuyor. Çalışmanın makalesi 12 Mart’ta The Optical Society (OSA)‘nin Optica adlı dergisinde yayınlandı.

Esnek, bukalemun tarzı ve esnedikçe renk değiştiren bir deri ilk kez üretildi.

İnsan saçından binlerce kat daha ince silikon bir film üzerine ışığın dalga boyundan daha küçük oyma minik hatlar işlenmesiyle; araştırmacılar, nasıl esnediğine ya da eğildiğine bağlı olarak materyalin yansıttığı çeşitli renkleri seçebildiler.

Tamamen Farklı Bir Materyal

renk-degistirebilen-bukalemun-tipi-yapay-deri-uretildi-bilimfilicom

Büyük halini görmek için görselin üzerine tıklayın.

Boyalarda, kumaşlarda ve diğer doğal maddelerde gördüğümüz renkler; beyaz ışık spektrumunun maddenin yüzeyinden yansıması sonucu oluşurlar. Her yüzeyin benzersiz kimyasal bileşiği; ışığın çeşitli dalga boylarını ya da kuşaklarını absorbe eder. Absorbe olmayanlar ise geri yansırlar. Düşük dalga boyu; nesnelere mavi renk tonunu verirken ve büyük dalga boyu ise kırmızı renk görünür. Yüzeydeki renk değişimi –örneğin, sonbaharda ağaçlardaki yapraklar– kimyasal yapıda bir değişim olmasını gerektirir.

Son dönemde, mühendisler ve bilimciler bir kimsenin kimyasal boya ve pigmentlere ihtiyaç duymadan tasarım renkleri oluşturmayı mümkün kılacak başka bir yaklaşım arıyorlardı. Materyalin kimyasal bileşimini kontrol etmek yerine çok küçük ölçeklerdeki yüzey hatlarını kontrol edebilmek mümkündür, böylece bu hatlar ışığın belli dalga boylarıyla etkileşime girer ve belirli dalga boylarını yansıtır. Bu tarz bir “yapısal renk”; doğada pek nadir görünür, fakat bazı kelebekler ve karafatmalar tarafından parıltılı bir renk görünümü oluşturmak için kullanılır.

“Eğer çok hassas eğimli bir yüzeye sahipseniz, ışığın belirli dalga boylarını yakalayabilirsiniz. Özelliklerini ve ışıkla temas şeklini bu yüzeyin boyutlarıyla oynayarak değiştirebilirsiniz.”

Geleneksel optik yerine, ışığı yapıyla kontrol etmek yeni bir yöntem değil. Astronomide, örneğin; kırınım ağı olarak bilinen birbirinden ayrık yarıklar ışığı yönlendirmek ve bileşen renklerine ayırmak için düzenli olarak kullanılır. Öte yandan, renklere bu teknikle hükmedebilme çabaları optik kaybın çok fazla olmasından kaynaklı olarak kullanışsız görünüyordu.

Makalenin yazarları; tamamen farklı bir dizaynla, umdukları renk kontrolünü başarmak için aynı prensibi uyguladılar. Yarıkların filmle ayrıldığı yere, film yerine üzerine eğimler oyulmuş bir silikon katman yerleştirdiler. Işığın bütün bir gökkuşağı saçılması yerine, bu çıkıntılar (eğimler) ışığın çok spesifik bir dalga boyunu yansıttı. Bu çıkıntılar arasındaki boşlukların ayarlanması ile, yansıması istenilen özel bir rengi seçebilmek mümkün. Kırınım ağındaki yarıklardan farklı olarak, silikon çıkıntıları oldukça elverişli ve basitçe bir ayarlama ile istenilen renk frekansı yansıtılabiliyor.

Kontrolün Anahtarı: Esneklik

renk-degistirebilen-bukalemun-tipi-yapay-deri-uretildi-bilimfilicom2

Büyük halini görmek için görselin üzerine tıklayın.

Çalışmanın Berkeley Üniversitesi takımından ve makalenin yazarlarından Connie J. Chang-Hasnain:

“Eğer çok hassas eğimli bir yüzeye sahipseniz, ışığın belirli dalga boylarını yakalayabilirsiniz. Özelliklerini ve ışıkla temas şeklini bu yüzeyin boyutlarıyla oynayarak değiştirebilirsiniz.” diyor.

Esnek, renk değişimi sağlayan yüzey geliştirmeye yönelik daha önceki çabalar bazı açılardan yetersiz kaldı. Oyulması kolay metal yüzeyler kullanışsızdı, gelen ışığın yalnızca bir kısmını yansıtıyorlardı. Diğer yüzeyler ise yeterli kontrolü sağlamak için uygun esnekliğe sunma noktasında ya çok kalın ya da çok sert kalıyorlar ve uygulamayı güçleştiriyorlardı.

Berkeley ekibi yaklaşık 120 nanometre kalınlığındaki yarı iletken silikonu kullanarak kendi optik çıkıntılarını oluşturup bu tip zorlukların üstesinden gelmeyi başardılar. Silikon barları esnek silikonlara yerleştirerek esnekliğini sağlayabildiler. Silikonun esnetilmesi ya da bükülmesi, çıkıntıların periyodunda yansımasını buluyordu.

Aynı zamanda da yarı iletken materyal ekibin oldukça ince, mükemmel bir yassılık ve istenilen yüzey özelliklerine sahip imalatı basit bir deri oluşturmalarına olanak sundu. Bu durum gelen ışığın %83’üne varan bir yansıtma oluşturabilen ve oldukça keskin renkleri yansıtabilen çok kullanışlı bir materyal oluşturuyor.

25 nanometrelik bir periyot değişimi sağlayan başlangıç tasarımı; yeşilden sarıya, turuncuya ve kırmızıya kadar parlak renkleri oluşturabildi. Araştırmacılar; geliştirilecek tasarımların, daha geniş bir çeşitlilikteki renkleri kapsayacağına inanıyorlar.

Birden Çok Uygulamaya Sahip Bukalemun Derisi

Bu sunuş için araştırmacılar bir santimetrekarelik renk-değişim silikon katmanı oluşturdular. Ticari uygulamalarda kullanılabilecek kadar yeterli büyüklükteki materyalin oluşturulabilmesi için daha fazla geliştirilmeye ihtiyacı var.

Chang-Hasnain; bir sonraki adımın; materyali daha büyük ölçeklerde üretmek olacağını ve eğlence, güvenlik ve görüntüleme gibi alanlarda uygulamalar bulabilmeyi ümit ettiklerini söylüyor.

Tüketiciler için, bukalemun materyali; yeni görüntüleme teknolojilerinde, dış mekan eğlencelerindeki parlak ışık sunumlarında kullanılabilir. Aynı zamanda da çevreye uyum sağlayan etkin kamuflaj cihazlarının oluşturulabilmesinin yollarını da açıyor.

Daha günlük uygulamalar ise köprüler, binalar ya da uçak kanatlarındaki yapısal bozulmaları renk değiştirerek saptayabilen sensörlerin üretimi olabilir.


Makale Referansı: Li Zhu, Jonas Kapraun, James Ferrara, Connie J. Chang-Hasnain. Flexible photonic metastructures for tunable coloration. Optica, 2015; 2 (3): 255 DOI:10.1364/OPTICA.2.000255
Kaynak: The Optical Society, http://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2015/engineers_create_chameleon-like_artificial_%E2%80%98skin%E2%80%99/


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv