Создателей военного камуфляжа вдохновил природный камуфляж осьминогов и каракатиц
Представьте себе на миг, как вы кладете на письменный стол свой мобильный телефон, и он буквально на ваших глазах начинает изменять свой цвет, полностью сливаясь с поверхностью стола. Данный трюк, возможно, смогут воплотить в жизнь современные разработки американских исследователей. Ученые из Иллинойсского университета и их коллеги из Хьюстонского университета разработали материал, который может автоматически анализировать окружающую среду и менять собственную окраску, умело подстраиваясь под цвет фона. Сообщается, что источником вдохновения для ученых послужил природный камуфляж, который встречается у головоногих моллюсков — каракатиц, осьминогов и кальмаров. Проект финансируется американский армией, а также уже заинтересовал дизайнеров одежды.
В качестве исходной точки для проведения исследований специалисты выбрали модель кожи осьминогов, которая была взята за основу. Известно, что данный головоногий моллюск, равно как и его «родственник» каракатица, может в считанные секунды слиться с окружающим его фоном, легко поменяв свой цвет. Это стало возможным благодаря особенностям строения кожи данных моллюсков. Их кожа состоит из трех разных слоев. Первый слой кожи служит для отображения «теплых» оттенков, второй предназначен для «холодных» цветов, а третий — для рассеивания падающего света. Именно на базе этой природной концепции при финансовой поддержке Минобороны США и был создан оптоэлектронный адаптивный камуфляж, который пока что в состоянии менять свой оттенок с черного на светлый (прозрачный) под воздействием падающего света.
Коллектив ученых уже представил свою разработку общественности. Их уникальный материал представляет собой гибкую пластину, состоящую из большого количества ячеек размером 1х1 мм, каждая из этих ячеек состоит из нескольких ультратонких слоев, толщина которых не превышает 200 микрон. В данном устройстве между собой комбинируется работа полупроводниковых приводов, датчиков света, переключателей, неорганических отражателей и меняющих цвет органических материалов.
Американские исследователи утверждают, что представленный ими материал может эффективно приспосабливаться к изменениям окружающей среды и в состоянии менять свой цвет со скоростью от 1-й до 2-х секунд. Первый созданный прототип нового маскирующего материала может работать в черном и белом цветах, а также с различными оттенками серого цвета. Однако в будущем технология должна будет задействовать полный спектр цветов. Исследователи также предусмотрели возможность программирования пластины, для того чтобы на ней могли образовываться разнообразные черно-белые узоры. В качестве демонстрации данной способности на презентации на материале появилась аббревиатура UoI — университет Иллинойса.
Реализация новой технологии стала возможна после того, как ученые изучили маскировочные способности существующих головоногих моллюсков на клеточном уровне. Над разработкой данной пластины трудилась группа исследователей в составе специалистов в области материаловедения, биологии, электроники и вычислительной техники.
Сообщается, что данное изобретение может заинтересовать достаточно большой круг лиц: от дизайнеров интерьеров и одежды до силовых структур. В этом уверены сами разработчики. Помимо непосредственно камуфляжной функции, в армии данная технология может применяться и производителями автомобилей. В настоящее время сразу ряд компаний трудится над созданием «прозрачного» автомобиля. Для реализации данной фантастической идеи на практике применяется видеоизображение с множества наружных камер, которое воспроизводится внутри салона автомобиля на дверях и заднем сиденье. Благодаря этому удается увеличить обзор водителя и сократить вероятность небольших аварий.
«Мы были удивлены тому, какое количество людей обратилось к нам с различными идеями по использованию созданного нами материала», — отметил руководитель проводимых исследований Джон Роджерс. По его словам, в настоящее время ученые работают над улучшением данной технологии. Помимо введения в нее новых цветов, они рассчитывают улучшить разрешающую способность созданных пластин, а также провести замену внешнего питания на солнечные батареи.
Удивительно, как совершенна окружающая нас природа. Живущие в морях осьминоги и другие головоногие моллюски обладали способностью маскироваться на местности, изменяя цвет своей кожи на протяжении многих тысяч лет. В итоге этот эффект не остался без внимания научного сообщества. Профессор Джон Роджерс отмечает, что ученые позаимствовали у природы не только саму идею, но и ее реализацию в виде трех различных слоев: верхний слой содержит цвета, средний слой отвечает за их смену, а нижний слой отвечает за восприятие окружающей среды, которую и необходимо сымитировать. Однако на этом сходство структуры природной и человеческой разработок заканчиваются. Конкретные компоненты имеют очень большое отличие, управление цветом происходит при помощи смены температуры.
В настоящее время проект финансируется ВМС США, в будущем в него будут добавлены и другие цвета, помимо черного цвета, но это пока не входит в число обязательных и срочных задач. По словам Роджерса, созданная система пока еще довольно далека от реального применения: успешная работа модели была продемонстрирована, но еще нужно приложить большое количество усилий, для того чтобы создать реальные системы, которые смогли бы ее использовать.
Принцип работы инновационного камуфляжа состоит в применении гибкого материала мультиячеечного типа, обладающего многослойной структурой, которая представляет собой:
1. Основание-подложку, которая реагирует на свет (слой №3), с промежуточной прослойкой в виде полимерного прозрачного материала.
2. Светоотражающий слой, выполненный из серебра, под которым размещены специальные кремниевые диоды. Они в состоянии нагреваться при прохождении через них электричества (слой №2) и нагревать расположенный выше слой №1.
3. Верхний слой заполнен специальной термочувствительной краской, благодаря свойствам данной краски в обычном состоянии данный слой имеет черный цвет, но при повышении температуры он становится прозрачным (слой №1).
Механизм смены цвета построен на использовании следующего принципа: как только на основание-подложку (слой №3) попадает свет из внешнего источника, подложка отправляет соответствующий сигнал для пропускания электрического тока через набор кремниевых диодов слоя №2. Это ведет к нагреванию диодов, что в свою очередь влечет за собой закономерный рост температуры слоя №1. Как только он нагревается до 45 градусов Цельсия, первоначально черные ячейки слоя №1 превращаются в полностью прозрачные.
При этом создается визуальный эффект, при котором верхний слой будто бы превращается из черного в светло-песочный, хотя в действительности покрытие становится бесцветным. Это происходит по причине того, что направленный на экспериментальный защитный камуфляж свет беспрепятственно проходит через нагретые ячейки, после чего отражается от покрытия слоя №2, содержащего серебро и выполняющего роль подобия зеркала.
Несмотря на использование нескольких гибких слоев и сложность данной схемы, суммарная их толщина не выходит за пределы 200 микрон. При этом скорость цветовой трансформации данной разработки очень высока, хотя и обладает легко заметной для человеческого глаза задержкой по времени. Новой задачей для группы ученых, которые работают над проектом создания адаптивного оптоэлектронного камуфляжа, станет увеличение рабочего спектра цветов. Это должно будет обеспечить высокий уровень маскировки на любых типах местности. При этом даже сами исследователи признают, что добиться аналогичного уровня с тем, которым обладают в природе осьминоги, будет очень и очень сложно.
Источники информации:
http://www.vesti.ru/doc.html?id=1906295
http://www.3dnews.ru/900456/#53f4ede4b4182e9a598b4579
http://www.thg.ru/technews/20140820_230215.html
http://it.tut.by/412100?utm_campaign=news-feed&utm_medium=rss&utm_source=rss-it
В качестве исходной точки для проведения исследований специалисты выбрали модель кожи осьминогов, которая была взята за основу. Известно, что данный головоногий моллюск, равно как и его «родственник» каракатица, может в считанные секунды слиться с окружающим его фоном, легко поменяв свой цвет. Это стало возможным благодаря особенностям строения кожи данных моллюсков. Их кожа состоит из трех разных слоев. Первый слой кожи служит для отображения «теплых» оттенков, второй предназначен для «холодных» цветов, а третий — для рассеивания падающего света. Именно на базе этой природной концепции при финансовой поддержке Минобороны США и был создан оптоэлектронный адаптивный камуфляж, который пока что в состоянии менять свой оттенок с черного на светлый (прозрачный) под воздействием падающего света.
Коллектив ученых уже представил свою разработку общественности. Их уникальный материал представляет собой гибкую пластину, состоящую из большого количества ячеек размером 1х1 мм, каждая из этих ячеек состоит из нескольких ультратонких слоев, толщина которых не превышает 200 микрон. В данном устройстве между собой комбинируется работа полупроводниковых приводов, датчиков света, переключателей, неорганических отражателей и меняющих цвет органических материалов.
Американские исследователи утверждают, что представленный ими материал может эффективно приспосабливаться к изменениям окружающей среды и в состоянии менять свой цвет со скоростью от 1-й до 2-х секунд. Первый созданный прототип нового маскирующего материала может работать в черном и белом цветах, а также с различными оттенками серого цвета. Однако в будущем технология должна будет задействовать полный спектр цветов. Исследователи также предусмотрели возможность программирования пластины, для того чтобы на ней могли образовываться разнообразные черно-белые узоры. В качестве демонстрации данной способности на презентации на материале появилась аббревиатура UoI — университет Иллинойса.
Реализация новой технологии стала возможна после того, как ученые изучили маскировочные способности существующих головоногих моллюсков на клеточном уровне. Над разработкой данной пластины трудилась группа исследователей в составе специалистов в области материаловедения, биологии, электроники и вычислительной техники.
Сообщается, что данное изобретение может заинтересовать достаточно большой круг лиц: от дизайнеров интерьеров и одежды до силовых структур. В этом уверены сами разработчики. Помимо непосредственно камуфляжной функции, в армии данная технология может применяться и производителями автомобилей. В настоящее время сразу ряд компаний трудится над созданием «прозрачного» автомобиля. Для реализации данной фантастической идеи на практике применяется видеоизображение с множества наружных камер, которое воспроизводится внутри салона автомобиля на дверях и заднем сиденье. Благодаря этому удается увеличить обзор водителя и сократить вероятность небольших аварий.
«Мы были удивлены тому, какое количество людей обратилось к нам с различными идеями по использованию созданного нами материала», — отметил руководитель проводимых исследований Джон Роджерс. По его словам, в настоящее время ученые работают над улучшением данной технологии. Помимо введения в нее новых цветов, они рассчитывают улучшить разрешающую способность созданных пластин, а также провести замену внешнего питания на солнечные батареи.
Удивительно, как совершенна окружающая нас природа. Живущие в морях осьминоги и другие головоногие моллюски обладали способностью маскироваться на местности, изменяя цвет своей кожи на протяжении многих тысяч лет. В итоге этот эффект не остался без внимания научного сообщества. Профессор Джон Роджерс отмечает, что ученые позаимствовали у природы не только саму идею, но и ее реализацию в виде трех различных слоев: верхний слой содержит цвета, средний слой отвечает за их смену, а нижний слой отвечает за восприятие окружающей среды, которую и необходимо сымитировать. Однако на этом сходство структуры природной и человеческой разработок заканчиваются. Конкретные компоненты имеют очень большое отличие, управление цветом происходит при помощи смены температуры.
В настоящее время проект финансируется ВМС США, в будущем в него будут добавлены и другие цвета, помимо черного цвета, но это пока не входит в число обязательных и срочных задач. По словам Роджерса, созданная система пока еще довольно далека от реального применения: успешная работа модели была продемонстрирована, но еще нужно приложить большое количество усилий, для того чтобы создать реальные системы, которые смогли бы ее использовать.
Принцип работы инновационного камуфляжа состоит в применении гибкого материала мультиячеечного типа, обладающего многослойной структурой, которая представляет собой:
1. Основание-подложку, которая реагирует на свет (слой №3), с промежуточной прослойкой в виде полимерного прозрачного материала.
2. Светоотражающий слой, выполненный из серебра, под которым размещены специальные кремниевые диоды. Они в состоянии нагреваться при прохождении через них электричества (слой №2) и нагревать расположенный выше слой №1.
3. Верхний слой заполнен специальной термочувствительной краской, благодаря свойствам данной краски в обычном состоянии данный слой имеет черный цвет, но при повышении температуры он становится прозрачным (слой №1).
Механизм смены цвета построен на использовании следующего принципа: как только на основание-подложку (слой №3) попадает свет из внешнего источника, подложка отправляет соответствующий сигнал для пропускания электрического тока через набор кремниевых диодов слоя №2. Это ведет к нагреванию диодов, что в свою очередь влечет за собой закономерный рост температуры слоя №1. Как только он нагревается до 45 градусов Цельсия, первоначально черные ячейки слоя №1 превращаются в полностью прозрачные.
При этом создается визуальный эффект, при котором верхний слой будто бы превращается из черного в светло-песочный, хотя в действительности покрытие становится бесцветным. Это происходит по причине того, что направленный на экспериментальный защитный камуфляж свет беспрепятственно проходит через нагретые ячейки, после чего отражается от покрытия слоя №2, содержащего серебро и выполняющего роль подобия зеркала.
Несмотря на использование нескольких гибких слоев и сложность данной схемы, суммарная их толщина не выходит за пределы 200 микрон. При этом скорость цветовой трансформации данной разработки очень высока, хотя и обладает легко заметной для человеческого глаза задержкой по времени. Новой задачей для группы ученых, которые работают над проектом создания адаптивного оптоэлектронного камуфляжа, станет увеличение рабочего спектра цветов. Это должно будет обеспечить высокий уровень маскировки на любых типах местности. При этом даже сами исследователи признают, что добиться аналогичного уровня с тем, которым обладают в природе осьминоги, будет очень и очень сложно.
Источники информации:
http://www.vesti.ru/doc.html?id=1906295
http://www.3dnews.ru/900456/#53f4ede4b4182e9a598b4579
http://www.thg.ru/technews/20140820_230215.html
http://it.tut.by/412100?utm_campaign=news-feed&utm_medium=rss&utm_source=rss-it
Информация