新型丝绸材料能形成可擦除的高分辨率褶皱图案

据美国塔夫茨大学官网近来报导，该校研讨人员开宣布的丝绸资料可褶皱成十分精密的图画，例如单词、纹路以及像二维码和指纹相同扑朔迷离的图画。这些图画大约一秒就能构成，并能坚持稳定，可是能够用很多的水蒸汽冲刷丝绸外表来擦除。

布景

与新式技能交融，是未来纺织品开展的重要趋势之一。传统纺织业与电子技能、制作技能、传感器技能、通讯技能、资料技能等新式科技的交融开展，发生出一系列智能织物。

弹性触敏纤维可作为人机接口运用（图片来历：北卡罗来纳州立大学）

能自供电、高度活络、可洗刷的智能织物（图片来历：美国化学学会）

可一起从阳光和运动中获取能量为智能手机等电子产品供电的智能织物（图片来历：乔治亚理工学院）

可洗刷、无需外部电源、根据织物的可穿戴显现模块（图片来历：KAIST)

立异

近来，美国塔夫茨大学的研讨人员开宣布的丝绸资料可褶皱成十分精密的图画，例如单词、纹路以及像二维码和指纹相同扑朔迷离的图画。这些图画大约一秒就能构成，并能坚持稳定，可是能够用很多的水蒸气冲刷丝绸外表来擦除。因而，研讨人员能够“反转”这个“印刷品”并再一次“印刷”。

在一篇于10月7日宣布在《美国科学院学报（Proceedings of the National Academy of Sciences）》的论文中，研讨人员们演示了丝绸褶皱图画，并神往着光学电子器件范畴的广泛潜在使用。

技能

这种智能织物使用了丝纤维蛋白（丝蛋白）的天分来呼应外部条件，比方暴露在水蒸气、甲醇蒸气和紫外线辐射中，发生结构改动。水蒸气和甲醇蒸气可进入到纤维中，搅扰丝蛋白中的氢键交联，使之部分分裂，并开释纤维中的张力。研讨人员们使用这一性质，经过将溶解的丝蛋白沉积到塑料薄膜（PDMS）上制作出一个丝绸外表。在一个加热和冷却的周期之后，由于每一层具有不同的机械特性，丝绸/PDMS双层的丝绸外表构成了具有纳米纹路的褶皱。

将褶皱的外表暴露在水蒸气或许甲醇蒸汽中，会使纤维变松懈，褶皱变平坦。润滑的外表能够传递逾80%的光线，而褶皱的外表仅答应20%以下的光线经过，发明出一种可见的对比度和一种印刷图画的感觉。这个外表能够选用一个带图画的掩膜，挑选性地暴露在水蒸气中，然后在带纹路的丝绸中生成匹配的图画。图画也能够经过喷墨打印技能沉积水来发明。这种打印技能的分辩率由掩膜自身的分辩率或许喷墨打印机的喷嘴直径来决议。

或许，选用紫外线发明虚拟掩膜。丝绸外表遭到紫外线照耀的部分，变得不易进入水和甲醇，在遭到蒸汽处理时坚持褶皱；而其他没有遭到紫外线照耀的部分会吸收蒸汽，并变得平坦。印刷成的图画反映出照耀丝绸外表的紫外线图画。

在经过水蒸气擦除图画之后，褶皱的丝绸可经过一个加热和冷却的周期从头生成。论文作者们演示了经过至少50个周期打印图画而不会削弱对比度或分辩率的才干。

价值

塔夫茨大学工程学院博士后研讨员、这项研讨的榜首作者 Yu Wang 表明：“咱们能在丝绸中打印分辩率十分高的图画，而且展现了咱们能够提取指纹留下的水分图画。但除了可逆印刷的新颖性之外，丝绸图画化技能还能够供给许多其他有用的用处。”

Wang 指出的一系列潜在使用包含具有可调谐光学特性的资料（其间一些或许触及选用掺杂物使带图画的织物吸收或许发射不同波长的光线和能量，或许从特定视点才干看到图画）以及可调整热学特性的资料（这些资料能够改动经过它们的热量）。

这项研讨也演示了，怎么经过将双层衔接至一个小型电气加热单元，在有无褶皱的状况之间改变丝绸，然后恣意翻开或许封闭图画。

如下图所示：向衔接丝绸双层的加热单元施加电压，使资料上的图画消除（左）。堵截电压，使资料冷却并呈现高分辩率的褶皱图画（右）。

（图片来历：塔夫茨大学）

塔夫茨大学工程学院教授、论文通讯作者 Fiorenzo Omenetto 表明：“由于这项技能用处广泛且易于制作，我以为咱们和其他研讨人员未来将会提出咱们现在还没有想到的许多使用。”

关键字

智能织物、紫外线、印刷

参考资料

【1】Yu Wang el al., "Controlling silk fibroin conformation for dynamic, responsive, multifunctional, micropatterned surfaces," PNAS (2019). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1911563116

【2】https://now.tufts.edu/news-releases/new-silk-materials-can-wrinkle-detailed-patterns-then-unwrinkle-be-reprinted