仿生彩色可切换光子晶体硅弹性体Kirigami

ty10086 提交于 周三, 08/25/2021 - 15:51
文章英文标题
Bioinspired Color Switchable Photonic Crystal Silicone Elastomer Kirigami
正文
仿生动态结构颜色在动态显示、传感器、密码学和伪装等领域有着巨大的应用潜力。然而,人工结构色器件能够承受数千次循环的情况却相当罕见。雄性蜂鸟的树冠和雏鹅颜色鲜艳,表现为通过皮肤或关节的运动调节羽毛的朝向而诱发的频繁的颜色转换。受这种独特的结构调色的启发,我们提出了一种基于光子晶体( PhC )包复聚二甲基硅氧烷( PDMS ) kirigami ( PhC- PDMS kirigami )的柔性机械触发调色板。有限元建模( FEM )模拟表明,PDMS基准面的厚度和激光切割切口处的倒角均通过面内拉伸控制面外变形。受生物启发的PhC- PDMS kirigami显示了精确程控的结构颜色,循环使用超过10  000次后,颜色保持得非常好。这种仿生的PhC - PDMS kirigami也显示出优异的可视性,即使在阳光下,高可读性,强健的功能性,技术灵活性和机械耐久性,这些都是很容易开发的应用,例如用于体育产业或医疗应用的变色机械监视器,可穿戴伪装和安全系统。
文章内容(英文)
Bioinspired dynamic structural color has great potential for use in dynamic displays, sensors, cryptography, and camouflage. However, it is quite rare for artificial structural color devices to withstand thousands of cycles. Male hummingbird's crowns and gorgets are brightly colored, demonstrating frequent color switching that is induced by regulating the orientation of the feathers through movement of skin or joints. Inspired by this unique structural color modulation, we demonstrate a flexible, mechanically triggered color switchable sheet based on a photonic crystal (PhC)‐coated polydimethylsiloxane (PDMS) kirigami (PhC‐PDMS kirigami) made by laser cutting. Finite element modeling (FEM) simulation reveals that the thickness of PDMS kirigami and the chamfer at the incision induced by laser cutting both dominate the out‐of‐plane deformation through in‐plane stretching. The bioinspired PhC‐PDMS kirigami shows precisely programmable structural color and keeps the color very well after recycling over 10 000 times. This bioinspired PhC‐PDMS kirigami also shows excellent viewability even in bright sunlight, high readability, robust functionality, technical flexibility, and mechanical durability, which are readily exploitable for applications, such as chromic mechanical monitors for the sports industry or for medical applications, wearable camouflage, and security systems.
来源出处
Journal|[J]Angewandte Chemie International EditionVolume 60, Issue 26. 2021. PP 14307-14312
DOI
https://doi.org/10.1002/ANIE.202103045

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