Biyomimetik Bir Kompozit: Mikroskobik Çatlaklarla Termal Değişim Sağlandı.
ABD’deki araştırmacılar, kafadan bacaklıların cilt rengini değiştiren yeteneklerinden esinlenen hibrit bir yapı geliştirdi. Bu malzeme,yüzeyde mikroskobik çatlaklar oluşturabilen esnek bir ısıtıcıya sahip, düşük termal yayılımlı sert bir film ve yüksek termal yayılıma sahip substrattan oluşan bir malzemedir. Termal salım özelliği tersine çevrilebilir ve anında değiştirilebilir. Bu tür bir biyomimetik malzeme, hareket algılamada, özellikle bir dokunmatik ekran üzerindeki parmak hareketinde, bilgi şifrelemede, çoklu görüntülemede ve termal, kızılötesi kamuflajda yararlı olabilir.
Bu türden ayarlanabilir termal yayıcı malzemelerin tasarım calışmaları ,genellikle düşük tepki oranları, yüksek çalışma sıcaklıkları ya da basitçe imal edilememe gibi zorlukları olması nedeniyle sınırlıydı. Storrs’daki Connecticut Üniversitesi’nden Songshan Zeng ve New Hampshire, Hanover’deki Dartmouth Koleji’ndeki meslektaşları,bu ve diğer sorunları ,biyolojik sistemlerden ilham alarak (biyomimikri) aşacaklarını umuyorlar. [Zeng, S. ve diğerleri, Mater. Bugün (2020); DOI: j.mattod.2020.12.001 ]
Mürekkep balığı, kalamar ve ahtapot gibi kafadanbacaklıların derilerinde, rengini değiştirmelerine, dinamik desenler oluşturmalarına ve çok etkili bir şekilde yüzeyi taklit eden kamuflaj üretmelerine olanak tanıyan gelişmiş sistemler vardır. Aktif katmanda genellikle her biri farklı optik özelliklere sahip iki tip fonksiyonel cilt hücresi vardır. İlk hücre türü, periyodik protein yapı blokları ve boşlukları içeren iridositlerdir. Bu, ışığın saçılmasını, kırılmasını ve yansımasını aktif olarak kontrol etmek için bir Bragg istifleme geometrisi sunar. İkinci sınıf, kromatoforlardır. Bunlar, altta yatan renkleri bloke edebilen veya ortaya çıkarabilen dokularla çevrili pigmentler içerir.
Önceki araştırmacılar, iridositleri bir dereceye kadar başarıyla taklit etmeye odaklandılar. Ancak bu yaklaşımla genellikle düşük yanıt oranları gibi bir sorunla karşılaştılar. Zeng ve arkadaşları, yine de mekanik zorlamayı kafadan bacaklı derisindeki mekanik değişiklikleri taklit eden alternatif bir yaklaşım olarak inceledi ve bu nedenle, kromatoforların mekanik işleyişini kullanarak pigmentleri gizlemek ve ortaya çıkarmak için uyguladığı çalışma şeklinden yola çıktı.
Kompozit sisteminde ,ince alüminyum parçalar içeren bir ayna krom kaplaması olan düşük emisyon katmanı var.Bu katman esneyebilir bir alt tabakaya bağlanan polivinil alkol (PVA) / laponit kompozit geçiş tabakasının (yüksek emisyon tabakası) üstünde bulunuyor.Esneyebilir ısıtıcı katmanı, substratın altında gerilebilir çift taraflı bantla sıkıştırılmış kıvrımlı desenli iletken bir iplikten yapılmıştır. Gerinim uygulanınca mikroskobik çatlaklar oluşturuyor ve bu mikroskobik çatlaklar açıldığında veya kapatıldığında, filmin altında duran yüksek emisyon tabakasını ortaya çıkarır veya gizler.
Ekip, bu kompozit filmin giyilebilir parmak hareket sensörü olarak ve mekanik duyarlı bilgi şifreleme cihazında nasıl kullanılabileceğini gösterdi.Aynı kompozit film, örneğin bir kızılötesi kamera veya dedektörden bir şeyi gizlemek için değişen termal ortama uyum sağlayabilen termografik görüntü dizileri ve dinamik termal kamuflaj yapımında da potansiyele sahiptir.
Ekip,bu çalışmanın,otonom talep üzerine geniş menzilli kontrole sahip yeni nesil termal modülasyon cihazlarının oluşturulmasını kolaylaştırmasını bekliyor.
Kaynak: materialstoday.com