数千年来,人类一直使用基于颜料的涂料、墨水和染料创作艺术品。现在,研究人员制作出了微小的塑料画作,其颜色来自微观表面特征的变化。
颜料是吸收特定光波长并反射其他波长以产生特定颜色的化学物质。但是,某些材料(例如,闪蝶虹彩蓝色翅膀和某些蜂鸟引人注目的羽毛上的材料)产生的颜色是基于其表面微观结构的尺寸和间距,这些微观结构与不同尺寸的光波长相互作用。
许多塑料在受压时会形成微小的裂缝,称为裂纹。通常,这些裂缝随机地出现在整个材料中。但是,首先将某些塑料暴露于光束可以有选择地削弱它们在某些位置的强度,当塑料受压时,这些位置会出现裂纹。“你实际上可以控制裂纹形成的位置,”日本京都大学的材料科学家和研究合著者安德鲁·吉本斯说。根据尺寸和配置,这些裂纹充当产生特定颜色的微观结构。
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吉本斯和他的同事将强大的 LED 灯照射到薄塑料片上,然后将它们浸入乙酸中,在被光预先削弱的位置产生裂纹。根据六月在《自然》杂志上发表的研究,这些裂纹最初会反射与塑料部分暴露的光波长相同的光。
如果塑料浸泡时间更长或暴露于高温下,裂纹会膨胀以反射更长的波长。光线照射的每个区域的大小和塑料的厚度也会影响裂纹的膨胀程度。为了测试他们的方法,研究人员制作了经典绘画甚至皇后乐队专辑封面的微型渲染图。(最小的横跨 0.25 毫米。)
“这是一个创新的转折,”美国国家标准与技术研究所的聚合物科学家克里斯托弗·索尔斯说,他没有参与这项研究。“通常,材料中的裂纹是非常糟糕的事情,”索尔斯指出,“但在这里,裂纹是有用的。”他惊讶于该工艺适用于如此多种不同类型的塑料,包括聚苯乙烯、聚碳酸酯和丙烯酸玻璃——分别用于食品容器、CD 盒和防弹玻璃。
吉本斯说,裂纹有可能为货币或高端商品创造耐用的塑料涂层,以阻止造假者。而且,微观结构可以产生不仅仅是漂亮的图片。最终,他希望这项技术可以用于制造储存微量液体以进行医学分析的设备。