来自美国的科学家们近日通过模仿自然界中部分生物的结构色，成功开发出两种能够改变颜色的新材料。
所谓结构色，指的是通过物体中的微观结构与光的选择性的相互作用导致物体呈现特定的色彩。有别于颜料或者染料产生的色彩，结构式不需要依赖于特定的化学结构。许多动物不仅利用结构色来产生颜色，而且能够通过改变产生结构色的微观结构来使得自身的色彩发生变化，而这也成为仿生新材料研究者关注的热点。
在发表于最新一期《科学》上的一篇论文中，来自美国阿克伦大学的研究人员模仿变色龙的变色机理，开发出一种新的高分子材料。这种高分子材料属于ABA三嵌段共聚物这一特殊的高分子化合物。在这种材料中，性质迥异但又互相连接在一起的AB两部分发生微观尺度的相分离。这种相分离不仅赋予材料类似橡胶的弹性，而且它会像变色龙皮肤中的微观结构一样选择性地散射某些波长的光，从而产生结构色。当材料被拉伸时，微观结构的间距发生变化，其颜色也会像变色龙皮肤那样发生变化。
变色龙变色的原理：皮肤伸缩导致其中微观结构的间距发生变化，从而造成结构色的变化
模仿变色龙皮肤的高分子材料在被拉伸时其结构色也会发生变化
无独有偶，在同一期《科学》杂志上，来自美国加州大学尔湾分校的研究人员模拟章鱼等头足纲动物的变色原理，也开发出一种新的材料，只不过他们的关注重点不是可见光而是红外线。这种新材料的基本构造是在一种被称为介电弹性体(dielectric elastomer)的材料表面覆盖一层金属铝，或者交替的二氧化钛和二氧化硅薄膜。在电场作用下，介电弹性体会发生膨胀，使得覆盖在其表面的金属或者氧化物从充满褶皱且较为厚的膜变成平滑且更薄的膜，这会使得这些表面涂层对红外线的反射发生明显变化。在热成像仪等利用物体散发出的红外线来成像的设备的观察下，物体的外观会有较大的差异。这种材料或许会在夜间伪装等场合派上大用场。
模仿章鱼的变色材料的基本原理：弹性体变形导致覆盖在其表面的涂层对红外线的反射发生变化
模仿章鱼的新材料在变形前后的实物（上）和热成像照片（下）的比较
论文：https://science.sciencemag.org/content/sci/359/6383/1495.full.pdf
https://science.sciencemag.org/content/sci/359/6383/1509.full.pdf
（文中图片均引自原论文）
文 |魏昕宇
