مواد و ساخت پیشرفته

دانشمندان و مهندسان حوزه اپتیک در چین و ایالات‌متحده یک ماده ارزان‌قیمت ساده اما جذاب ساخته‌اند که می‌تواند رنگ‌های وابسته به ساختار و قابل تنظیمی را در زوایای مختلف به نمایش بگذارد که برای استفاده در انواع تابلوهای نور برگردان یا retroreflective مانند تابلوهای نصب‌شده در بزرگراه‌ها، تابلوهای تبلیغاتی و ... استفاده خواهد داشت. این تیم تحقیقاتی معتقد است، این ماده که می‌تواند یک‌تکه نوار چسبنده شفاف پوشانده شده با یک‌لایه از میکرو کره‌های پلیمری باشد، قابلیت استفاده برای موارد ایمنی در بزرگراه‌ها ، فناوری ضد جعل و موارد دیگر خواهد داشت.
سال‌ها است که از دانه‌های شیشه‌ای ریز و جاسازی شده در علائم راهنمایی و رانندگی استفاده می‌شود تا در هنگام روشن شدن این علائم تحت تابش چراغ‌های جلو اتومبیل‌های نزدیک شونده ، از درخشش و بازتابندگی کافی برخوردار باشند. معمولاً رنگی کردن این علائم از طریق افزودن مواد رنگی و قرار دادن زیر لایه بازتابنده، انجام می‌شود. بااین‌حال ، این رنگ‌ها با گذشت زمان کدر می‌شوند و قابلیت پاسخگویی متفاوت بسته به زاویه دید را ندارند. ماده رنگی وابسته به ساختار (که در آن رنگ از اثرات تداخلی نانوساختارها در این ماده ناشی می‌شود، مانند ساختارهای ریزی که باعث ایجاد رنگ‌های درخشان روی بال پروانه می‌شوند) می‌تواند طیف وسیعی از رنگ‌ها را به علائم راهنمایی و رانندگی بازگرداننده نور، اضافه کند.
محققان با استفاده از یک روش شیمیایی ارزان‌قیمت یک تک لایه از میکرو کره‌هایی به قطر 15 میکرون را بر روی بستر پلی (دی متیل سیلوکسان) (PDMS) لایه نشانی کردند. سپس با استفاده از ورقی مشابه نوار چسب به ضخامت تقریباً 40 میکرون متر میکرو کره‌های مرتب شده را از زیرلایه جدا کردند. نتیجه، یک ورق نازک و شفاف از چسب و میکرو کره بود که هنگام روشن شدن با نور پراکنده ، مانند نور خورشید یا نور یک لامپ رشته‌ای، شفاف باقی می‌ماند. ولی زمانی که با نور جهت‌دار، مانند یک چراغ‌قوه LED روشن می‌شود، نواری که قبلاً شفاف بود، یک رنگ آبی روشن و پایدار را منعکس می‌کند.
این تیم همچنین دریافتند که درحالی‌که انعکاس یکنواخت آبی هنگامی‌که جهت نورپردازی و زاویه دید ناظر یکسان باشد قابل مشاهده است، در هنگام مشاهده ناظر با زاویه‌ای متفاوت از نور تابیده شده ، رنگ بازتابی که ناظر مشاهده می‌کند تغییر خواهد کرد. رنگ بازتاب شده و تغییرات نسبت به زاویه را می‌توان با تغییر اندازه میکرو کره‌های مورد استفاده تنظیم کرد.
منبع:
https://www.osa-opn.org/home/newsroom/2019/august/retroreflective_structural_colors/