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同树叶一样变色 新材料带来新希望
2023年11月16日 10:42:55
来源：化工仪器网 作者：小王 点击量：7751
天气渐凉，姗姗来迟的秋的气息逐渐将树叶“染”色，伴随着飘落的黄叶与红叶城市霎时间裹上了新的色彩。但在景色的背后，树叶变色的秘密却是科学界经久不衰的话题，甚至涉及到了一个材料学的“经典课题”。
【化工仪器网 行业百态】天气渐凉，姗姗来迟的秋的气息逐渐将树叶“染”色，伴随着飘落的黄叶与红叶城市霎时间裹上了新的色彩。但在景色的背后，树叶变色的秘密却是科学界经久不衰的话题，甚至涉及到了一个材料学的“经典课题”。
自然界中植物叶片的颜色变化，其实和我们熟悉的一个物质有关，这个物质便是叶绿素。事实上在高中课本中也提到，叶片之所以是绿色，是因为其中的叶绿素掩盖了其他颜色。当秋冬来临，叶绿素被外界环境分解，胡萝卜素等其他色素的颜色便凸显出来，叶片自然而然的也就变成了黄色和红色。
但是这种看似简单的变色原理，背后却是植物叶片具有独特的太阳光谱反射特征，并且由于叶片在颜色改变的过程中光谱特征会发生变化，因此工程领域很难用一种材料来模仿树叶所具备的特殊光谱以及奇特的变色原理。
但就在最近，中国科技大学工程科学学院团队却获得突破，基于仿生思想研制出了一种可以像树叶般变色，并且两种色态下均能复现植物叶片的太阳光谱反射特征的新型高光谱变色材料。
据悉，团队通过将热致变色微胶囊颜料与钛铬黄颜料复合，利用溶液铸膜法制备了以聚乙烯醇为基材的变色仿生材料。这种仿生材料能够对温度变化做出反应，从而改变自身的颜色。而在户外环境中，两种色态都是可以稳定存在的。
与此同时是，在该成果的基础上，研究团队对模型中的颜色颗粒配比进行了进一步的深入。该团队通过发展颗粒系辐射传输模型设计材料中的颜料颗粒配比使其模仿叶肉细胞中细胞堆叠结构对入射辐射的散射过程，从而形成与真实叶片一致的近红外高反射特征。不仅如此，研究团队还通过使用具有亲水特性的基材使其能够吸收空气中的水汽。至此，这种新型材料不但可以像叶片一样用颜色回应对温度的感知，还具备了通过环境中水分调节自身的能力，可以展现出天然叶片几乎一致的红外特征。
考虑到在很长一段时间，叶片仿生都是一个重要课题，该成果如果能够实现产业化、商品化，或许可以在工程领域引起不小的轰动，在建筑降温、光伏发电等热门产业创造出新的可能。
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