美英開發出拉伸時可變色的新纖維

　　據物理學家組織網近日報道，美國哈佛大學和英國埃克塞特大學材料科學家開發出一種結構獨特的新纖維，能在拉伸時改變顏色，色彩可覆蓋整個可見光譜的范圍。纖維柔韌有彈性，本身還可作為一種智能材料感知熱和壓力。相關論文在線發表于最近的《先進材料》雜志上。

　　這一靈感是模仿一種生長在南美洲熱帶的果實，俗稱奇異豬莓。該果營養價值很低，外表卻極漂亮，呈現明亮的幻彩藍。研究人員解釋說，許多生物能在地球上成功生存下來，就是靠著它們的光色搭配。對于種子和果實來說，進化出明亮的顏色可以吸引播種媒介，尤其是鳥類。奇異豬莓的色彩極為誘人，是為了模仿另一種營養多肉的果實，欺騙鳥類來吃它們以把種子傳播到更遠。

　　研究人員切開了奇異豬莓果實，從納米尺度詳細分析其結構組成，發現種皮上層細胞是一種曲線形的多層重復排列，且每一層都是圓柱形的層狀結構，這種結構通過光波干涉產生了顏色，類似于肥皂泡的反光原理。首席研究員、埃克塞特大學自然光子學副教授彼得·武庫希科說：“這種能控制光線的結構性表層，是進化為一種專門生理功能服務的表現，激發了我們的技術設計。”

　　“新纖維就是模仿這一自然結構，我們對其進一步設計后，使這種結構特性進一步發揮了出來。”論文領導作者、哈佛工程與應用科學學院博士后馬西亞斯·科勒說，“當然植物不能改變顏色。但我們把這種結構和一種彈性材料結合在一起，新的人造纖維就能在拉伸過程中展現出彩虹般變換的顏色。”

　　為了模仿這一關鍵結構，他們創造了一種新的卷制方法，用多層高分子聚合物包裹玻璃芯，隨后再將玻璃芯腐蝕掉。科勒說：“我們用了很細的纖維，用一種高分子聚合物雙分子層包裹它們，這就產生了折射率對比，在層數和彎曲程度恰當的情況下，圓柱截面就會產生鮮艷的色彩。”

　　這種工藝還可以擴大規模，用于工業化生產。“我們的纖維卷制技術還可用于廣泛的材料，尤其是彈性材料，色彩調節范圍超過現有的任何熱延展纖維一個數量級。”論文合著者、哈佛工程與應用科學學院材料科學教授喬安娜·艾森伯格說。

　　研究人員還指出，這種纖維除了色彩亮麗可變以外，還有極佳的力學性質，適用范圍極廣。比如利用其延展性可以包覆各種復雜的形狀。由于纖維在不同張力下會呈現不同的色彩，其本身可作為一種智能型體育紡織品，在肌肉緊張程度不同的地方顯出不同顏色，或用于感知物體因受熱后的張力變化。