Een onderzoeksteam van de Toyohashi University of Technology is erin geslaagd een vel met variabele kleuren te ontwikkelen met een filmdikte van 400 nanometer dat van kleur verandert als het wordt uitgerekt en gekrompen. De ontwikkelde rekbare kleurenvellen zullen naar verwachting worden toegepast op zelfklevende display-elementen, omdat ze bij kamertemperatuur aan de huid kunnen hechten of op verschillende elektronische apparaten kunnen worden overgedragen met behulp van de hoge kleefkracht van elastomeren.

Een gezamenlijk onderzoeksteam van Hayato Kumagai in de tweede helft van een doctoraatsopleiding en Kazuhiro Takahashi, Universitair hoofddocent bij de afdeling Electrical and Electronic Information Engineering van de Toyohashi University of Technology, en Toshinori Fujie, Universitair hoofddocent (docent) van de School of Life Science and Technology aan het Tokyo Institute of Technology, zijn erin geslaagd een vel met variabele kleuren te ontwikkelen met een filmdikte van 400 nanometer (minder dan een honderdste van de dikte van een mensenhaar) die van kleur verandert wanneer deze wordt uitgerekt en gekrompen. Dit blad met variabele kleuren maakt gebruik van de kleurgeneratie door metalen nanostructuren gevormd in het elastomeerblad om omkeerbare golflengtecontrole van doorgelaten licht te bereiken over een golflengtebereik van 495 tot 660 nanometer door uitzetting en samentrekking. De ontwikkelde rekbare kleurenvellen zullen naar verwachting worden toegepast op zelfklevende display-elementen, omdat ze bij kamertemperatuur aan de huid kunnen hechten of op verschillende elektronische apparaten kunnen worden overgedragen met behulp van de hoge kleefkracht van elastomeren.

Oppervlakken met periodieke reeksen metalen nanostructuren kunnen een effect produceren dat oppervlakteplasmon wordt genoemd, dat is de collectieve oscillatie van elektronen die reageren op bepaalde golflengten van licht. Met behulp van dit effect, kleurenfilters die licht door een nauwe nano-gap laten, zonder welke het licht niet kon passeren, kan worden vervaardigd. Dit staat bekend als het fenomeen van buitengewone optische transmissie. In tegenstelling tot conventionele kleurfilters die pigmenten gebruiken, kleurfilters die dit principe gebruiken, zullen na verloop van tijd niet verslechteren en kunnen worden gebruikt als kleurfilters voor beeldsensoren die zijn ingebouwd in smartphones en andere apparaten. Onlangs, dynamische kleurafstemming, die metalen nano-periodieke structuren vormt op elastische materialen en de periode van de structuren verdringt door de plaat uit te zetten en samen te trekken om van kleur te veranderen, is onderzocht als een methode om de golflengte van licht te regelen dat oppervlakteplasmonen genereert. Deze technologie zal naar verwachting van toepassing zijn op flexibele displays die zeer flexibel van vorm en vorm zijn, evenals sensoren die structurele belasting visualiseren, en dergelijke.

Echter, in bestaande onderzoeksrapporten, de dikte van het vel dat de nanostructuren ondersteunde was in de orde van millimeters, waardoor het moeilijk is om het te combineren met het aandrijfmechanisme met behulp van micromachinetechnologie. In aanvulling, de drijvende kracht die nodig is voor het uitzetten en samentrekken van de steunplaat is afhankelijk van de dikte van de plaat. Daarom, dikkere platen vormen de uitdaging om de aandrijfspanning van het micromachine-apparaat te verhogen.

Om de uitdaging op te lossen, het onderzoeksteam ontwikkelde rekbare kleurenvellen met behulp van elastomeer nanovellen gemaakt tot dunne film met een dikte van één micrometer of minder, gemaakt van een polystyreen-polybutadieen-polystyreen blokcopolymeer (SBS), een soort rubbermateriaal dat wordt gebruikt in autobanden en andere producten. Door metalen nanostructuren in te bedden in elastomere materialen die zijn gemaakt in nanodunne film, buitengewone optische transmissie met behulp van oppervlakteplasmonen werd bevestigd. Door spanning op de nanosheets uit te oefenen, we hebben bevestigd dat het licht dat door de lakens wordt doorgelaten in blauw verandert, groente, en rood, en slaagde erin de buitengewone optische transmissie dynamisch te regelen met oppervlakteplasmon.

Verder, we hebben aangetoond dat de golflengte van de transmissiepiek continu kan veranderen in het bereik van 495 tot 660 nanometer, en herhaalde uitzetting en samentrekking is mogelijk. De drijvende kracht om het kleurenvel dat we hebben ontwikkeld uit te zetten en in te krimpen, is 2 tot 3 ordes van grootte kleiner dan conventionele waarden en kan voldoende worden aangedreven door de kracht die wordt gegenereerd door gewone micro-actuatoren. In aanvulling, de hechting van het elastomeer maakt het mogelijk om de plaat op elk oppervlak te bevestigen, waardoor de detectie en visualisatie van structurele spanning mogelijk is. Door het te combineren met micromachinetechnologie, we kunnen een variabel kleurenfilter verwachten.

Het onderzoeksteam is van mening dat de methode kan worden toegepast om elementen weer te geven die elektronisch van kleur veranderen door de rekbare kleurenvellen aan te drijven met een micro-actuator. Met de flexibiliteit en hechting van het vel, het zal naar verwachting worden gebruikt voor elektronische huid waar het op de menselijke huid wordt geplakt en afbeeldingen weergeeft.