日本开发出“变色龙材料”：可模仿生物的颜色变化

▲图a为11种规格的球形胶体晶体。它们分别由11种不同粒径（200~300 nm）的硅粉和0.20 wt%的炭黑（CB）等组成。图b为用球形胶体晶体勾勒的象鼻虫，象鼻虫四周用不含CB的球形胶体晶体勾勒，并可随背景颜色的变化而变化。

在日本的名古屋，很多生物（如变色龙、青蛙和章鱼等）都能随着环境的变化而改变颜色。虽然科学家们在解剖学、细胞和分子水平上对此进行了一定研究，但要充分认识这种现象，并使其具有应用性，还有很多工作要做。

目前，科学家们在仿生变色研究领域取得了重要进展。据期刊《small》6月27日出版的论文报道，日本名古屋大学（Nagoya University）分子设计与工程系的研究人员开发了一种含有染料和晶体的材料（“变色龙材料”）。该材料可以根据其背景色和可见光/紫外光条件而改变颜色和图案。研究人员的设计灵感源于对某些蛙类皮肤的研究发现——在它们的皮肤中，具有不同性质的各种层细胞组合在一起，可以使颜色发生显著变化。

变色龙材料的每种组分对其变色性能都有重要作用。首先，染料为材料外观提供了固有颜色，并可以通过改变染料混合比例对其进行调整。这些染料也包括材料中的光致变色染料。其次，球形晶体主要通过自身的微观结构（可直接干扰光线）影响材料的变色性能。最后，黑色颜料和不同背景色对变色系统显示的其他部分颜色起作用。论文通信作者武冈幸和（Yukikazu Takeoka）说：“我们研究了变色系统中不同组分对变色性能的影响，例如改变晶体尺寸或光源条件、转换背景色等。最终发现，这些变化会导致材料显示不同颜色。正如很多生物应对环境因素改变时的颜色变化一样。”论文第一作者酒井三木（Miki Sakai）补充说：“变色性能研究进入了一个令人激动的阶段。我们已经逐渐能将仿生变色机制应用于人工设备。在将来，如果人工变色材料可以媲美甚至超越生物变色能力，那么新型显示技术的发展将不可限量。”

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编译：雷鑫宇 审稿：三水 编辑：程建兰 

来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2018/06/180627075611.htm