Işıkla Kontrol Edilebilen Akıllı Malzemeler Üretildi
Tufts Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’ndeki araştırmacılar, kablolara, diğer harekete geçirici materyallere veya enerji kaynaklarına ihtiyaç duymadan görünür hareketler sağlayabilen, karmaşık üç boyutlu şekiller oluşturabilen, ışıkla etkinleştirilen kompozit cihazlar yarattı. Çiçek şeklindeki fotonik materyal, maksimum pozlama açısını yakından takip ederek ışığa tepki olarak hareket ediyor. Tasarım, programlanabilir fotonik kristalleri, aydınlatmaya yanıt vermek için makro ve nano ölçekte tasarlanabilen elastomerik bir kompozit ile birleştiriyor. Bu araştırma, güneşin yönünü ve ışığın açısını otomatik olarak takip eden yüksek verimli, kendi kendini hizalayan güneş pilleri, ışıkla çalışan mikroakışkan ampuller ve talep üzerine ışıkla hareket eden yumuşak robotlar gibi akıllı optik sürücü sistemlerine odaklanıyor ve bunların gelişimi için yeni bir yol sağlıyor. Yaprakları aydınlatmaya doğru kıvrılan ve ışığın yolunu ve açısını izleyen “fotonik ayçiçeği”, Nature Communications’da bir makalede yayınlandı.
Tufts Team tarafından tasarlanan fotonik malzeme iki katmanı birleştiriyor. Fotonik kristaller oluşturan altın nanopartiküller (AuNP) katkılı ipek fibroinden yapılmış opal benzeri bir film. İpek fibroin, mükemmel esnekliği, dayanıklılığı ve optik özelliklerinin yanı sıra ısıtıldığında küçülen ve soğutulduğunda genişleyen negatif termal genleşme katsayısı (CTE) nedeniyle sıra dışıdır. Buna karşılık, PDMS yüksek bir CTE’ye sahiptir ve ısıtıldığında hızla genişler. Sonuç olarak, yeni malzeme ışığa maruz kaldığında, bir katman diğerinden çok daha hızlı ısınır ve bir tarafın genişlemesine ve diğer katmanın daha yavaş büzülmesine veya genişlemesine neden olur, malzeme bükülür.
Sistem, lazer ışığında olduğu gibi beyaz ışıkla da çalışır. Bu tür kablosuz, ışığa duyarlı, heliotropik (güneşi takip eden) sistemler, güneş enerjisi endüstrisi için ışıktan enerjiye dönüşüm verimliliğini potansiyel olarak artırabilir. Ekibin malzemeyle ilgili gösterileri arasında ışığa tepki olarak kanatları açılıp kapanan bir kelebek ve kendiliğinden katlanan bir kutu da vardı.