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编译服务: 可再生能源专项服务 编译者: pengh 编译时间: Oct 8, 2019 点击量: 269

塔夫茨大学工程学院的研究人员已经开发出丝绸材料,它们可以起皱成非常详细的图案-包括单词,纹理和图像,如QR码或指纹。 图案形成大约需要一秒钟的时间,是稳定的,但是可以通过将蒸气浸入丝的表面而消除,从而使研究人员可以“反转”印刷并重新开始。 在今天发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇文章中,研究人员演示了丝绸皱纹图案的示例,并设想了光学电子设备的广泛潜在应用。

智能纺织品利用丝纤维蛋白(纤维蛋白)的天然能力来响应外部条件(包括暴露于水蒸气,甲醇蒸气和紫外线辐射)而发生构象变化。例如,水和甲醇蒸气会渗入纤维中,并干扰丝素蛋白中的氢键交联键,导致其部分“解开”并释放纤维中的张力。利用这一特性,研究人员通过将溶解的丝蛋白沉积到塑料薄膜(PDMS)上制成丝绸表面。在加热和冷却循环之后,由于各层的不同机械性能,丝绸/ PDMS双层的丝绸表面折叠成纳米纹理的皱纹。

使该皱纹表面的任何部分暴露于水或甲醇蒸气中会使纤维松弛,并使皱纹变平。光滑的表面透射的光超过80%,而起皱的表面仅允许20%或更少的光穿过,从而产生可见的对比度和对印刷图案的感觉。可以使用带图案的掩模将表面选择性地暴露于蒸气中,从而在带纹理的丝绸中形成匹配的图案。还可通过使用喷墨印刷沉积水来创建图案。该打印方法的分辨率取决于掩模本身的分辨率或喷墨打印机的喷嘴直径。

另外,使用UV可以创建虚拟遮罩,因为丝绸表面的UV暴露部分对水或甲醇的渗透性降低,并且在用蒸汽处理时仍保持皱纹,而未暴露于UV的部分吸收蒸汽并变平。印刷的图案反映了暴露在丝绸表面的紫外线的图案。

用蒸气擦除图案后,可以通过加热和冷却循环来再生纹理丝。作者展示了在至少50个周期内打印图案的能力,而对比度或分辨率没有任何下降。

塔夫茨大学工学院博士后研究员,第一作者,作者王瑜说:“我们可以在丝绸上打印出高分辨率的图案,甚至表明我们可以拾取指纹留下的水分图案。”研究。 “但是除了可逆印刷的新颖性之外,丝绸图案技术还可以提供许多其他功能性应用。”

Wang指出的潜在应用清单包括具有可调光学特性的材料,其中一些可能涉及使用掺杂剂,这些掺杂剂可以使图案化的织物吸收或发射不同波长的光和能量,或者仅显示特定角度的图案;以及可调节其热性能,改变其通过热量的材料。由于丝纤维的生物相容性,微图案材料可用于各种生物医学应用中。

这项研究还证明了如何通过将双层连接到一个小的电加热元件上,使丝绸在起皱状态和无起皱状态之间转换来随意打开和关闭图案。

“由于它的多功能性和易制造性,我认为我们和其他人可能会想到很多我们还没有想到的未来应用,”通讯作者,Frank C. Doble教授Fiorenzo Omenetto说。 塔夫茨工程学院的工程专业。

——文章发布于2019年10月7日

 

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