Цвет большинства природных материалов (а также красок, тканей) зависит от их химического состава. Когда белый свет попадает на поверхность этих материалов, волны света определенной длины поглощаются, а остальные отражаются обратно в окружающее пространство. Благодаря этому мы и воспринимаем определенные цвета. Изменение цвета, таким образом, требует изменения химического состава материала. Изобретение американцев использует иной подход к созданию цвета.
Материал изготовлен с помощью так называемой структурной окраски. То есть цвет поверхности (поглощаемые и отражаемые волны) определяет структура материала. Это неновое явление — природа таким образом создает радужные переливы павлиньих перьев, крыльев бабочек или экзоскелетов жуков. Еще 300 лет назад Исаак Ньютон предположил, что некоторые структурные методы окрашивания могут быть использованы при промышленном и коммерческом производстве.
Вот как работает искусственная кожа хамелеона. Кремниевая пленка, которая в 1000 раз тоньше человеческого волоса (около 120 нм), крепится на слой силикона, а затем на нее наносятся крошечные (меньше длины волны света) ребра. Кремниевый слой настолько гибок, что его можно сравнить с кожей, причем крепиться он может практически к любой поверхности.
Изменяемое расстояние между ребрами-рифлениями, или микрогофрами, позволяет получать различные цвета. Кроме того, материал имеет высокую отражательную способность. Он отражает до 83 % падающего света, так что на деле искусственная кожа оказывается столь же яркой, как и кожа настоящего хамелеона. Материал производит чистые цвета — от зеленого до желтого, оранжевого и красного.
А еще новый материал оказался намного более легким и гибким, чем получалось раньше. «Это первый случай, когда кому-то удалось изготовить гибкую структуру, подобную хамелеоновой коже, которая может изменять цвет просто при сгибании, — говорит Конни Чан-Хэзнайн, член исследовательской группы, проводившей эксперименты. — Если у вас есть поверхность с определенными структурами, расположенными таким образом, чтобы взаимодействовать с волнами света определенной длины, вы можете изменять ее цвет, влияя на ее свойства и размеры».
Разработчики полагают, что материал на основе кремния может найти применение при изготовлении энергосберегающих цветных дисплеев, различных камуфляжных материалов и покрытий. А еще их можно использовать для визуального отображения структурного износа зданий, мостов, крыльев самолетов и других важных конструкций (при появлении трещины слегка изменяется натяжение материала, а значит, даже незначительные трещины станут более заметными для глаза человека).
