Un equipo de investigación de la Universidad de Tecnología de Toyohashi ha logrado desarrollar una hoja de color variable con un espesor de película de 400 nanómetros que cambia de color cuando se estira y se encoge. Se espera que las hojas de color extensibles desarrolladas se apliquen a elementos de visualización de tipo adhesivo, ya que pueden adherirse a la piel o transferirse a varios dispositivos electrónicos a temperatura ambiente utilizando la alta adhesividad de los elastómeros.

Un equipo de investigación conjunto de Hayato Kumagai en la segunda mitad de un curso de doctorado y Kazuhiro Takahashi, Profesor asociado en el Departamento de Ingeniería de Información Eléctrica y Electrónica de la Universidad Tecnológica de Toyohashi, y Toshinori Fujie, Profesor asociado (conferenciante) de la Escuela de Ciencias de la Vida y Tecnología del Instituto de Tecnología de Tokio, han logrado desarrollar una hoja de color variable con un espesor de película de 400 nanómetros (menos de una centésima parte del espesor de un cabello humano) que cambia de color cuando se estira y se encoge. Esta hoja de color variable utiliza la generación de color por nanoestructuras metálicas formadas en la hoja de elastómero para lograr un control de longitud de onda reversible de la luz transmitida en un rango de longitud de onda de 495 a 660 nanómetros a través de la expansión y contracción. Se espera que las hojas de color extensibles desarrolladas se apliquen a elementos de visualización de tipo adhesivo, ya que pueden adherirse a la piel o transferirse a varios dispositivos electrónicos a temperatura ambiente utilizando la alta adhesividad de los elastómeros.

Las superficies con matrices periódicas de nanoestructuras metálicas pueden producir un efecto llamado plasmón de superficie, que es la oscilación colectiva de electrones que responden a longitudes de onda particulares de luces. Usando este efecto, filtros de color que permiten que la luz se transmita a través de un nano-espacio estrecho, sin el cual la luz no podría pasar, se puede fabricar. Esto se conoce como el fenómeno de la transmisión óptica extraordinaria. A diferencia de los filtros de color convencionales que utilizan pigmentos, Los filtros de color que utilizan este principio no se degradarán con el tiempo y se pueden utilizar como filtros de color para sensores de imagen integrados en teléfonos inteligentes y otros dispositivos. Recientemente, ajuste de color dinámico, que forma estructuras nano periódicas metálicas sobre materiales elásticos y desplaza el período de las estructuras al expandir y contraer la hoja para cambiar de color, se ha estudiado como un método para controlar la longitud de onda de la luz que genera plasmones superficiales. Se espera que esta tecnología sea aplicable a pantallas flexibles que son altamente flexibles en forma y forma, así como sensores que visualizan la tensión estructural, y similares.

Sin embargo, en informes de investigación existentes, el espesor de la lámina que soporta las nanoestructuras era del orden de milímetros, lo que dificulta su combinación con el mecanismo de accionamiento mediante tecnología micromáquina. Además, la fuerza impulsora requerida para la expansión y contracción de la hoja de soporte depende del grosor de la hoja. Por lo tanto, las hojas más gruesas plantean el desafío de aumentar la tensión de accionamiento del dispositivo de micromaquina.

Para resolver el desafío, el equipo de investigación desarrolló láminas de color estirables utilizando nano láminas de elastómero hechas en una película delgada con un espesor de un micrómetro o menos, hecho de un copolímero en bloque de poliestireno-polibutadieno-poliestireno (SBS), un tipo de material de caucho utilizado en neumáticos de automóviles y otros productos. Al incrustar nanoestructuras metálicas en materiales elastoméricos convertidos en película nanodelgada, Se confirmó una transmisión óptica extraordinaria utilizando plasmones de superficie. Al aplicar tensión a las nanohojas, confirmamos que la luz transmitida a través de las sábanas cambió a azul, verde, Y Rojo, y logró controlar dinámicamente la extraordinaria transmisión óptica con plasmón de superficie.

Es más, Hemos demostrado que la longitud de onda del pico de transmisión puede cambiar continuamente en el rango de 495 a 660 nanómetros, y es posible la expansión y contracción repetidas. La fuerza impulsora para expandir y contraer la hoja de color que desarrollamos es de 2 a 3 órdenes de magnitud menor que los valores convencionales y puede ser impulsada suficientemente por la fuerza generada por microactuadores ordinarios. Además, la adhesividad del elastómero permite unir la hoja a cualquier superficie, permitiendo la detección y visualización de deformaciones estructurales. Combinándolo con la tecnología de micro-máquinas, podemos esperar realizar un filtro de color variable.

El equipo de investigación cree que el método podría aplicarse para mostrar elementos que cambian de coloración electrónicamente impulsando las hojas de color estirables con un microaccionador. Con la flexibilidad y adhesividad de la hoja, se espera que se utilice para pieles electrónicas donde se pega en la piel humana y muestra imágenes.