A Litografia Holográfica do Uso de Penn Reserchers Para Imitar a Cor da Borboleta Voa

Published on October 11, 2012 at 6:58 AM

As cores das asas de uma borboleta são raramente brilhantes e bonitas e são o resultado de um traço incomum; a maneira que reflectem a luz é fundamental diferente de como a cor trabalha na maioria das vezes.

Shu Yang

Uma equipe dos pesquisadores na Universidade da Pensilvânia encontrou uma maneira de gerar este tipo “da cor estrutural” que tem o benefício adicionado de um outro traço das asas da borboleta: super-hydrophobicity, ou a capacidade para repelir fortemente a água.

A pesquisa foi conduzida por Shu Yang, professor adjunto no Departamento da Ciência e da Engenharia de Materiais na Escola de Penn da Engenharia e de Ciência Aplicada, e incluiu outros membros de seu grupo: Jie Li, Guanquan Liang e Xuelian Zhu.

Sua pesquisa foi publicada nos Materiais Funcionais Avançados jornal.

“Muita pesquisa durante os últimos 10 anos entrou na tentativa criar cores estruturais como aquelas encontradas na natureza, nas coisas como a borboleta voa e opalas,” Yang disse.” Os Povos foram interessados igualmente em criar superfícies superhydrophobic que é encontrada nas coisas como as folhas dos lótus, e na borboleta voam, também, desde que não poderiam ficar no ar com os pingos de chuva que se aderem a eles.”

As duas qualidades - cor e superhydrophobicity estruturais - são relacionadas por estruturas. A cor Estrutural é o resultado de testes padrões periódicos, quando o superhydrophobicity for o resultado da aspereza de superfície

Quando a luz golpeia a superfície de uma estrutura periódica, dispersou, interferiu ou difractou em um comprimento de onda comparável ao tamanho da estrutura, produzindo uma cor particularmente brilhante e intensa que fosse muito mais forte do que a cor obtida dos pigmentos ou das tinturas.

Quando a água aterra em uma superfície hidrofóbica, sua aspereza reduz a área de contacto eficaz entre a água e uma área sólida onde possa aderir, tendo por resultado um aumento da mobilidade do ângulo de contacto da água e da gota de água em tal superfície. 

Ao tentar combinar estes traços, coordenadores têm que atravessar complicados, processos da multi-etapa, para criar primeiramente o cor-fornecimento das estruturas 3D fora de um polímero, seguido por etapas adicionais para fazê-las ásperas no nanoscale. Estas etapas secundárias, tais como o conjunto do nanoparticle, ou gravura a água-forte do plasma, devem ser executadas muito com cuidado a respeito de para não variar a propriedade óptica determinada pela estrutura 3D periódica criada na primeira etapa.

O método de Yang começa com uma técnica não-convencional da fotolitografia, litografia holográfica, onde um laser crie uma rede 3D ligada de um material chamado um fotoresistente. O material do fotoresistente nas regiões que não são expor ao laser é mais tarde por um solvente, saido “fura” na estrutura 3D que fornece a cor estrutural.

Em vez de usar nanoparticles ou gravura a água-forte do plasma, a equipe de Yang podia adicionar a nano-aspereza desejada às estruturas simplesmente mudando solventes após ter lavado afastado o fotoresistente. O truque era usar um solvente deficiente; melhor um solvente é, o mais que tenta maximizar o contacto com o material. Os solventes Ruins têm o efeito oposto, que a equipe usou a sua vantagem no fim da etapa da fotolitografia.

“O bom solvente faz com que a estrutura inche,” Yang disse. “Uma Vez Que inchou, nós pusemos no solvente deficiente. Porque o polímero deia o solvente deficiente, tritura dentro e murcha, formando nanospheres dentro da estrutura 3D.

“Nós encontramos que mais ruim o solvente que nós se usou, mais aproximadamente nós poderíamos fazer as estruturas,” Yang disse.

O superhydrophobicity e a cor estrutural estão na alta demanda para uma variedade de aplicações. Os Materiais com cor estrutural podiam ser usados dentro como analogs luz-baseados dos semicondutores, por exemplo, para o guiamento claro, lasing e detectar. Porque repelem líquidos, os revestimentos superhydrophobic são auto-limpeza e waterproof. Desde Que os dispositivos ópticos são altamente dependentes de seu grau de transmissão clara, a capacidade para manter a seca e a limpeza da superfície do dispositivo minimizará o consumo de energia e o impacto ambiental negativo sem o uso de trabalhos e de produtos químicos intensivos. Yang tem recebido recentemente uma concessão para desenvolver tais revestimentos para os painéis solares.

Os pesquisadores têm ideias para como os dois traços poderiam ser combinados em uma aplicação, também.

“Especificamente, nós estamos interessados em pôr este tipo do material sobre a parte externa das construções,” Yang disse. “A cor que estrutural nós podemos produzir é brilhante e altamente decorativa, e não se desvanecerá afastado como dados convencionais da cor da pigmentação. A introdução de nano-aspereza oferecerá benefícios adicionais, tais como o uso eficaz da energia e a amizade ambiental.

“Podia ser uma fachada da parte alta para a estética apenas, além do que a apelação de suas propriedades da auto-limpeza. Nós igualmente estamos desenvolvendo as peles eficientes da construção da energia que integrarão tais materiais em sensores ópticos.”

Source: http://www.upenn.edu

Last Update: 11. October 2012 07:43

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