可變色塑料薄膜可檢測食品變質(zhì)

當(dāng)你清理冰箱時(shí)，看一下包裝紙的顏色有無變化就能知道食品是否已變質(zhì)。想知道手上的美元是不是假幣，只要展開看一下變色沒有就行。這是一種新型軟塑料薄膜兩種很有希望的商業(yè)應(yīng)用。 據(jù)美國每日科學(xué)網(wǎng)站日前報(bào)道，這種新型材料是由英國南安普敦大學(xué)和德國達(dá)姆施塔特塑料研 究所共同開發(fā)的，它把天然和人造光學(xué)效果結(jié)合在一起，實(shí)際上是讓物體**改變顏色的一種新途徑。 這些“塑料蛋白石薄膜”屬于一種名為光子晶體的物質(zhì)。光子晶體由許多微小的重復(fù)單元組成，其感光特性通常有很大的差別，導(dǎo)致很寬的“光子頻帶隙”。 跟其他人造蛋白石結(jié)構(gòu)一樣，塑料蛋白石薄膜也能“自組裝”。在自組裝過程中，微粒子自己組裝成一種規(guī)則的結(jié)構(gòu)。不同波長的光會(huì)向不同方向折射。 多年來，光子晶體因各種實(shí)際應(yīng)用引起人們極大興趣，特別是在光纖通信方面。光子晶體還可以作為有毒且昂貴的布匹染料和墻面涂料的潛在替代品。光子晶體的許多商用潛力尚未挖掘出來，因?yàn)橛霉庾泳w制造的人造薄膜顏色在很大程度上取決于觀察角度。 自然界也有天然光子晶體，但從不同角度可以看到的顏色比較固定。蛋白石、蝴蝶翅膀、某些種類甲蟲以及孔雀羽毛都有許多按一定規(guī)則排列的小孔。盡管這些天然結(jié)構(gòu)幾乎跟人造制品一模一樣，但顏色卻比人造制品深得多。 科學(xué)家認(rèn)為，人造和天然光子晶體的工作原理一樣：晶格結(jié)構(gòu)造成光從表面反射時(shí)其顏色隨反射角度而變化。然而，英國南安普敦大學(xué)研究人員鮑姆貝格懷疑，自然結(jié)構(gòu)有選擇地散射光而不是簡單地反射光。 鮑姆貝格和他的同事研制出把人造光子晶體的**結(jié)構(gòu)和天然光子晶體結(jié)構(gòu)的反光效果結(jié)合在一起的塑料蛋白石。這種塑料蛋白石薄膜由在三維空間疊起來的塑料小球組成，在塑料小球中間還包含微小的碳納米粒子，從而光不只是在塑料小球和周圍物質(zhì)之間的邊緣區(qū)反射，而且也在填在這些塑料小球之間的碳納米粒子表面散射。這就大大加深了薄膜的顏色。只要控制塑料小球的體積，就能產(chǎn)生只散射某些光譜頻率的光的物質(zhì)。 英德科學(xué)家合作解決了規(guī)模生產(chǎn)問題。德國達(dá)姆施塔特塑料研究所開發(fā)出一種適用于光子晶體的制造程序，能大量生產(chǎn)塑料蛋白石薄膜。 鮑姆貝格說，這種薄膜延展性很好，且在拉伸時(shí)顏色改變，因?yàn)槔爝@種動(dòng)作改變了組成晶格結(jié)構(gòu)的塑料小球之間的距離。這就使塑料蛋白石薄膜具有廣泛應(yīng)用的潛力，其中包括用于食品包裝和防偽識(shí)別，甚至還可以用于國防領(lǐng)域