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  受魚類皮膚中天然虹色啟發(fā)，德國科學(xué)家研究出了一種可在扭曲變形時(shí)改變顏色的石墨烯基材涂層。它提供了一種簡便方法，能警告建筑物、橋梁和其他結(jié)構(gòu)物中所藏有的隱性損壞。

  許多材料都由化工顏料著色，這些成分會(huì)吸收特定波長的光并反射其余的光，也就是我們通常所見的“顏色”。另一些材料的色彩則是由周期性排布的微觀表面結(jié)構(gòu)生成。而這些結(jié)構(gòu)會(huì)造成反射光之間的干涉，使其在某些特定可見光頻率被放大。這種呈現(xiàn)方式存在于自然界最活躍的材料之中，從魚鱗到孔雀羽毛、蝴蝶翅膀和軟體動(dòng)物的皮膚。

魚鱗上豐富的結(jié)構(gòu)色

  受這些例子啟發(fā)，萊布尼茨聚合物研究所高尚林領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種由納米級(jí)石墨烯薄片組成的結(jié)構(gòu)性色彩涂層。高尚林說：“材料變形會(huì)引起顏色的變化，因此這種新材料就像某種交通指示燈，能夠警示出建筑物和交通工具中的隱性損壞。

  一般情況下，涂層為紅色，產(chǎn)生變形時(shí)會(huì)略顯黃色，當(dāng)開裂達(dá)到微米級(jí)別時(shí)則會(huì)變?yōu)榫G色。這種變色能力來自于包覆著玻璃纖維的半透明平行層狀石墨烯薄片的精準(zhǔn)初始定向性質(zhì)。在壓力下，這些層結(jié)構(gòu)壓縮變扁，從而改變了反射光的干涉和顏色。

涂層為紅色，產(chǎn)生變形后會(huì)略顯黃色，當(dāng)開裂達(dá)到微米級(jí)別時(shí)則會(huì)變?yōu)榫G色

  結(jié)構(gòu)性損壞往往始于一些微小的開裂和變形，高尚林解釋道：“通常來說，這些微米級(jí)的裂紋很難被檢測(cè)到�！碑�(dāng)這些難以察覺的缺陷積累到一定程度時(shí)，最終可能導(dǎo)致突發(fā)的災(zāi)難性崩塌和嚴(yán)重事故的發(fā)生。而在建筑甚至是交通工具表面涂上高尚林的這種材料后，損壞初期就能得到清晰可見的警告。

  美國加利福利亞大學(xué)伯克利分校微觀及納米光子學(xué)家邁克爾巴特爾（Michael Bartl）對(duì)此項(xiàng)成果表示贊揚(yáng)，“這種材料潛力巨大，可以把它當(dāng)作非破壞性集成傳感器，用以監(jiān)測(cè)那些在建筑、汽車和飛機(jī)中所使用的復(fù)合材料的狀況”他說道。

  “但要想真正應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)，我們還需對(duì)這種涂層材料的性能和功能表現(xiàn)有更多的了解”高尚林補(bǔ)充道。

  論文鏈接：https://www.chemistryworld.com/news/colour-changing-graphene-skin-reveals-hidden-damage/3007082.article