Юный техник, 2015 № 06 - [8]
Цвет большинства природных материалов (а также красок, тканей) зависит от их химического состава. Когда белый свет попадает на поверхность этих материалов, волны света определенной длины поглощаются, а остальные отражаются обратно в окружающее пространство. Благодаря этому мы и воспринимаем определенные цвета. Изменение цвета, таким образом, требует изменения химического состава материала. Изобретение американцев использует иной подход к созданию цвета.
Материал изготовлен с помощью так называемой структурной окраски. То есть цвет поверхности (поглощаемые и отражаемые волны) определяет структура материала. Это неновое явление — природа таким образом создает радужные переливы павлиньих перьев, крыльев бабочек или экзоскелетов жуков. Еще 300 лет назад Исаак Ньютон предположил, что некоторые структурные методы окрашивания могут быть использованы при промышленном и коммерческом производстве.
Вот как работает искусственная кожа хамелеона. Кремниевая пленка, которая в 1000 раз тоньше человеческого волоса (около 120 нм), крепится на слой силикона, а затем на нее наносятся крошечные (меньше длины волны света) ребра. Кремниевый слой настолько гибок, что его можно сравнить с кожей, причем крепиться он может практически к любой поверхности.
Изменяемое расстояние между ребрами-рифлениями, или микрогофрами, позволяет получать различные цвета. Кроме того, материал имеет высокую отражательную способность. Он отражает до 83 % падающего света, так что на деле искусственная кожа оказывается столь же яркой, как и кожа настоящего хамелеона. Материал производит чистые цвета — от зеленого до желтого, оранжевого и красного.
А еще новый материал оказался намного более легким и гибким, чем получалось раньше. «Это первый случай, когда кому-то удалось изготовить гибкую структуру, подобную хамелеоновой коже, которая может изменять цвет просто при сгибании, — говорит Конни Чан-Хэзнайн, член исследовательской группы, проводившей эксперименты. — Если у вас есть поверхность с определенными структурами, расположенными таким образом, чтобы взаимодействовать с волнами света определенной длины, вы можете изменять ее цвет, влияя на ее свойства и размеры».
Разработчики полагают, что материал на основе кремния может найти применение при изготовлении энергосберегающих цветных дисплеев, различных камуфляжных материалов и покрытий. А еще их можно использовать для визуального отображения структурного износа зданий, мостов, крыльев самолетов и других важных конструкций (при появлении трещины слегка изменяется натяжение материала, а значит, даже незначительные трещины станут более заметными для глаза человека).
Исследователи также сумели создать ткань, которая может изменять свой цвет в зависимости от того, каким образом она согнута. Основой для этого материала стал полупроводник силикон. В мельчайшие разрезы на его поверхности ученые вставили также силиконовые частицы шириной 120 нм, которые способны отражать волны разного спектра и, соответственно, окрашиваться в разные цвета — зеленый, желтый, красный или оранжевый. Цвет, в который окрасится ткань, зависит от того, каким образом она согнута или сложена, причем изменяется он мгновенно.
Ну, а в широком смысле речь идет о создании материалов, которые позволят полностью изменить облик нашего мира.
А. МАРКОВ
Знакомьтесь, беговел…
Не зря говорят, что новое — это хорошо забытое старое. Свидетельством тому может послужить хотя бы беговел — отдаленный потомок «дрыгонога». Так некоторые современники иронически называли изобретение немецкого барона Карла Дреза, над которым он начал работу, судя по некоторым источникам, еще в 1815 году.
Вообще-то имя барона осталось в истории техники прежде всего как изобретателя дрезины — тележки с ручным приводом для передвижения по рельсам. Однако поскольку барон некоторое время занимал еще и должность лесничего, то ему понадобился транспорт, который бы позволял быстро объезжать лесные угодья. А потому перед тем, как на свет появились первые велосипеды (их название происходит от латинского velox — быстрый и pedes — ноги), их предшественником был еще один механизм, который сам Карл Дрез назвал «машиной для бега» (laufmaschine). А его современники придумали этой конструкции еще одно язвительное прозвище — «костотряс».
Он представлял собой деревянный беспедальный велосипед, передвигаться на котором седок должен был, отталкиваясь попеременно ногами от земли. С появлением педальных велосипедов о конструкции Дреза надолго забыли. И вспомнили о ней относительно недавно, уже в XXI веке.
Конечно, при современных технологиях уже никто не собирается строить конструкцию, названную «беговел» (то есть «беговой велосипед») из дерева. Ныне в производстве беговелов в американской фирме Strider под руководством Райана МакФарланда используют в основном пластик.
Американцы со свойственным им размахом выпустили на рынок сразу несколько модификаций беговелов под марками Swift, Cruzee, Early Rider, Puki, Kokua, Firstbike и другими в расчете на детей в возрасте от 2 до 6 лет.
Конструкция беговела проста. Это прежде всего два пластиковых колеса, которые связаны между собой ходовой частью в виде простейшей велосипедной рамы открытого типа.
