Предложен способ имитации окраски и текстуры крыльев бабочки

На протяжении последних 10 лет было предпринято много попыток искусственно реализовать механизм, придающий цвет крыльям бабочек. Группа экспериментаторов в Пенсильванском университете разработала методику, позволяющую сочетать такой «структурный цвет» с еще одной характеристикой крыльев бабочки — супергидрофобностью. Итоги исследования освещаются в публикации журнала Advanced Functional Materials.

Оба указанных качества природных материалов обусловлены их структурой: цвет — ее периодичностью, гидрофобность — шероховатостью поверхности. Свет, падая на периодическую структуру, рассеивается, интерферирует и диффрагирует, в результате генерируя более яркий и интенсивный цвет, чем дают любые красители или пигменты. Грубость обработки гидрофобной (водоотталкивающей) поверхности уменьшает эффективную область контакта между водой и твердым материалом, что приводит к увеличению угла контакта и повышает подвижность капли на такой поверхности.

Чтобы объединить эти качества ученым приходилось применять сложный, многоэтапный технологический процесс. Сначала из полимера создавалась трехмерная дифракционная структура, затем поверхность «огрублялась» на наноуровне плазменным травлением или осаждением наночастиц. Все это необходимо было делать очень осторожно, чтобы не нарушить оптические характеристики периодической решетки, созданной на первом этапе.

Новая методика гораздо проще. Она основана на применении нетрадиционной техники фотолитографии — голографической литографии. С помощью последней получают переплетенную 3D-структуру из материала, называемого фоторезистом. Области фоторезиста, не подвергшиеся облучению лазером, вытравливаются растворителем, оставляя полости.

Требуемая шероховатость придается сменой растворителя после вымывания фоторезиста. Если хороший растворитель вызывает «распухание» структурных элементов, то применение вслед за ним слабого растворителя приводит к растрескиванию и скручиванию фотополимера с созданием наносфер внутри 3D-решетки. Было установлено, что чем слабее финальный растворитель, тем грубее получаемая поверхность.

Как супергидрофобность так и структурный цвет являются востребованными качествами для множества приложений оптоэлектроники. Группа исследователей университета недавно получила грант на разработку такого — самоочищающегося и не намокающего — покрытия для солнечных панелей. Интерес представляет также применение подобных, не выцветающих со временем материалов для декоративной облицовки фасадов зданий.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI