De kleurveranderende mogelijkheden van kameleons hebben bereidwillige waarnemers lange tijd verbijsterd. De filosoof Aristoteles zelf was lang verbijsterd door deze adaptieve wezens. Maar hoewel mensen nog niet veel kunnen camoufleren dan een groene outfit om bij gras te passen, levenloze objecten zijn een ander verhaal.

Een team van MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) heeft ons dichter bij deze kameleonrealiteit gebracht, door middel van een nieuw systeem dat herprogrammeerbare inkt gebruikt om objecten van kleur te laten veranderen wanneer ze worden blootgesteld aan ultraviolette (UV) en zichtbare lichtbronnen.

Nagesynchroniseerd met "PhotoChromeon, " het systeem gebruikt een mix van fotochrome kleurstoffen die op het oppervlak van elk object kunnen worden gespoten of geverfd om de kleur te veranderen - een volledig omkeerbaar proces dat oneindig kan worden herhaald.

PhotoChromeleon kan worden gebruikt om alles aan te passen, van een telefoonhoesje tot een auto, of schoenen die een update nodig hebben. De kleur blijft, zelfs bij gebruik in natuurlijke omgevingen.

"Dit speciale type kleurstof zou een hele reeks aanpassingsopties mogelijk maken die de productie-efficiëntie zouden kunnen verbeteren en de totale verspilling zouden kunnen verminderen, " zegt CSAIL-postdoc Yuhua Jin, de hoofdauteur van een nieuw artikel over het project. "Gebruikers konden hun bezittingen en uiterlijk dagelijks personaliseren, zonder de noodzaak om hetzelfde object meerdere keren in verschillende kleuren en stijlen te kopen."

PhotoChromeleon bouwt voort op het vorige systeem van het team, "KleurMod, " die een 3D-printer gebruikt om items te fabriceren die van kleur kunnen veranderen. Gefrustreerd door enkele van de beperkingen van dit project, zoals een klein kleurenschema en resultaten met een lage resolutie, het team besloot mogelijke updates te onderzoeken.

Met ColorMod, elke pixel op een object moest worden afgedrukt, dus de resolutie van elk klein vierkantje was enigszins korrelig. Wat de kleuren betreft, elke pixel van het object kan maar twee toestanden hebben:transparant en zijn eigen kleur. Dus, een blauwe kleurstof kon alleen van blauw naar transparant gaan als hij werd geactiveerd, en een gele kleurstof kon alleen geel vertonen.

Maar met de inkt van PhotoChromeon, je kunt alles creëren, van een zebrapatroon tot een weids landschap tot veelkleurige vuurvlammen, met een groter scala aan kleuren.

Het team creëerde de inkt door cyaan, magenta, en gele (CMY) fotochrome kleurstoffen in een enkele spuitbare oplossing, het elimineren van de noodzaak om nauwgezet 3D individuele pixels te printen. Door te begrijpen hoe elke kleurstof interageert met verschillende golflengten, het team was in staat om elk kleurkanaal te besturen door middel van activering en deactivering met de bijbehorende lichtbronnen.

specifiek, ze gebruikten drie verschillende lichten met verschillende golflengten om elke primaire kleur afzonderlijk te elimineren. Bijvoorbeeld, als je een blauw licht gebruikt, het zou meestal worden geabsorbeerd door de gele kleurstof en worden gedeactiveerd, en magenta en cyaan zouden blijven, resulterend in blauw. Als u een groen licht gebruikt, magenta zou het meestal absorberen en worden gedeactiveerd, en dan zouden zowel geel als cyaan overblijven, resulterend in groen.

Na het coaten van een object met de oplossing, de gebruiker plaatst het object eenvoudig in een doos met een projector en UV-licht. Het UV-licht verzadigt de kleuren van transparant tot volledige verzadiging, en de projector verzadigt de kleuren indien nodig. Zodra het licht de kleuren heeft geactiveerd, het nieuwe patroon verschijnt. Maar als u niet tevreden bent met het ontwerp, het enige wat u hoeft te doen is het UV-licht te gebruiken om het te wissen, en je kunt opnieuw beginnen.

Ze ontwikkelden ook een gebruikersinterface om automatisch ontwerpen en patronen te verwerken die op de gewenste items passen. De gebruiker kan zijn blauwdruk laden, en het programma genereert de afbeelding op het object voordat het licht zijn magie doet.

Het team testte het systeem op een automodel, een telefoonhoesje, een schoen, en een kleine (speelgoed)kameleon. Afhankelijk van de vorm en oriëntatie van het object, het proces duurde tussen de 15 en 40 minuten, en de patronen hadden allemaal een hoge resolutie en konden indien gewenst met succes worden gewist.

"Door gebruikers de autonomie te geven om hun items te individualiseren, ontelbare bronnen konden worden bewaard, en de mogelijkheden om je favoriete bezittingen creatief te veranderen zijn grenzeloos, ", zegt MIT-professor Stefanie Mueller.

Terwijl PhotoChromeleon een veel groter kleurengamma opent, niet alle kleuren waren vertegenwoordigd in de fotochrome kleurstoffen. Bijvoorbeeld, er was geen goede match voor magenta of cyaan, dus het team moest de dichtstbijzijnde kleurstof schatten. Ze zijn van plan dit uit te breiden door samen te werken met materiaalwetenschappers om verbeterde kleurstoffen te maken.

"Wij geloven dat de opname van roman, multi-fotochrome inkten in traditionele materialen kunnen waarde toevoegen aan Ford-producten door de kosten en tijd te verminderen die nodig zijn voor het vervaardigen van auto-onderdelen, " zegt Alper Kiziltas, technisch specialist van duurzame en opkomende materialen bij Ford Motor Co. (Ford heeft met MIT samengewerkt aan de ColorMod 3D-technologie via een alliantiesamenwerking.) "Deze inkt kan het aantal stappen verminderen dat nodig is voor het produceren van een veelkleurig onderdeel, of de duurzaamheid van de kleur verbeteren door verwering of UV-degradatie. Op een dag, we kunnen onze voertuigen misschien zelfs in een opwelling personaliseren."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.