Робот-хамелеон

Разработка методов маскировки, часто за счет общего сходства с фоном, все еще является предметом интенсивных исследований. Однако искусственный активный камуфляж, обеспечивающий быструю реакцию на изменение цвета в полном видимом диапазоне для быстрого подбора фона является сложной задачей. Одной из попыток ее решения был робот, способный менять собственный цвет, маскируясь таким образом под окружающие предметы, разработанный в 2016 году учёными из Уханьского университета (КНР).

Робот-хамелеон, image #1

Они изобрели метод, основанный на сочетании массивов биметаллических наноточек и электрохимического смещения, позволяющий осуществлять плазмонную модуляцию.

Для этого корпус робота-хамелеона, напечатанный на 3D-принтере, китайцы оборудовали сенсорами и плазмонными дисплеями, представляющие собой стеклянные пластины, на поверхности которых находятся углубления диаметром 50 нанометров.

Структура и функции устройств плазмонных клеток. (а) Принципиальная схема плазмонной клетки. Двухслойные гемиеллипсоиды представляют собой нанодомы с различной толщиной оболочки Ag. (b) SEM-изображение массива наноотверстий SiO 2, сформированного после травления и удаления AAO. Шкала: 100 нм. Вставка: Изображение SEM в поперечном сечении одного SiO2 наноотверстие. Шкала масштаба: 50 нм. (c) Вид сверху SEM-изображение массива нанодомов Au. Шкала: 100 нм. (d) Формирование рабочей плазмонной ячейки, включающей электроды, гель-электролит и уплотнение. (e) Микроскопическое изображение цвета устройства в цвете RGB. Шкала: 50 мкм. (f) Пропускание света 600 нм в зависимости от напряжения электроосаждения. Скорость сканирования: 0,2 В/с. Вставка: Фотография устройства плазмонной клетки в начальной и конечной точках.
Структура и функции устройств плазмонных клеток. (а) Принципиальная схема плазмонной клетки. Двухслойные гемиеллипсоиды представляют собой нанодомы с различной толщиной оболочки Ag. (b) SEM-изображение массива наноотверстий SiO 2, сформированного после травления и удаления AAO. Шкала: 100 нм. Вставка: Изображение SEM в поперечном сечении одного SiO2 наноотверстие. Шкала масштаба: 50 нм. (c) Вид сверху SEM-изображение массива нанодомов Au. Шкала: 100 нм. (d) Формирование рабочей плазмонной ячейки, включающей электроды, гель-электролит и уплотнение. (e) Микроскопическое изображение цвета устройства в цвете RGB. Шкала: 50 мкм. (f) Пропускание света 600 нм в зависимости от напряжения электроосаждения. Скорость сканирования: 0,2 В/с. Вставка: Фотография устройства плазмонной клетки в начальной и конечной точках.

Эти углубления имеют двухслойное покрытие: тонкий слой золота и электролитический гель с ионами серебра. Ученые провели ряд испытаний, и вывели формулы, позволяющие «проявить» дисплеям зафиксированный датчиками цвет:

где ω, c, εmи V обозначают угловую частоту вакуумного света, скорость света, диэлектрическую проницаемость окружающего материала и объем частицы соответственно. Коэффициент деполяризации Pj включает в себя PX, PYи PZ, соответствующие трем осям эллипсоида.
Робот-хамелеон, image #4
1 of 2
где ω, c, εmи V обозначают угловую частоту вакуумного света, скорость света, диэлектрическую проницаемость окружающего материала и объем частицы соответственно. Коэффициент деполяризации Pj включает в себя PX, PYи PZ, соответствующие трем осям эллипсоида.

При воздействии света тонкий слой золота излучает плазмоны и выглядит красноватым, а если подать напряжение на электролитический гель, ионы серебра притягиваются к золоту, меняя его цвет.

Демонстрация изменения цвета с помощью электрического привода от устройства. (а) спектры отражения устройства после различных времен электроосаждения. (b) Зависимость длины волны пика отражения от различных значений электроосаждения (синие квадраты) и времени электроосаждения (оранжевые точки). Вставки-это фотографии устройств, соответствующие выбранным точкам. (c) Хроматическая диаграмма плазмонной клетки.
Демонстрация изменения цвета с помощью электрического привода от устройства. (а) спектры отражения устройства после различных времен электроосаждения. (b) Зависимость длины волны пика отражения от различных значений электроосаждения (синие квадраты) и времени электроосаждения (оранжевые точки). Вставки-это фотографии устройств, соответствующие выбранным точкам. (c) Хроматическая диаграмма плазмонной клетки.

Таким образом с помощью подаваемого напряжения можно легко управлять видимым цветом дисплея. Однако пока в прототипе робота-хамелеона использованы сенсоры, способные различать лишь три базовых цвета: красный, зеленый и синий.

74 views·1 share