p O reino animal está cheio de criaturas com camuflagem ativa. O que parece uma pilha monótona de areia e pedras pode ser na verdade uma lula de cores vivas, expandindo e contraindo estruturas dentro de sua pele para revelar tons de marrom e cinza em vez de azul vibrante e amarelo. Conhecidos como cromatóforos, essas células podem expandir e retrair placas reflexivas internas em resposta a estímulos externos, permitindo que o animal combine com as cores e padrões de seus arredores, e desaparecer em um instante. p Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas da Universidade da Pensilvânia estão se inspirando nesse tipo de camuflagem ativa. Usando fino, membranas flexíveis feitas de uma rede polimérica de cristais líquidos dispostos em formas helicoidais, esses pesquisadores desenvolveram um tipo de cromatóforo artificial que pode mudar as cores instantaneamente - do infravermelho próximo ao visível ao ultravioleta - sob comando.

p Essas membranas estão situadas sobre pequenas cavidades dispostas em uma grade, cada um dos quais pode ser inflado pneumaticamente com uma pressão precisa. À medida que uma cavidade infla, a membrana é esticada, encolhendo sua espessura e mudando sua cor aparente.

p Criticamente, essas membranas não precisam ser muito esticadas para obter esse efeito. Usando uma quantidade de pressão equivalente a um toque suave, sua cor pode ser alterada para qualquer coisa dentro do espectro visível. Materiais que mudam de cor que usam mecanismos semelhantes historicamente precisam ser deformados em 75 por cento para mudar do vermelho para o azul, tornando-os impossíveis de usar em ambientes com dimensões fixas, como monitores ou janelas.

p Como os cromatóforos artificiais dos pesquisadores precisam de menos de 20 por cento de deformação para atingir o mesmo efeito, eles podem ser organizados como pixels em um monitor LCD. E porque os cristais líquidos em camadas no sistema dos pesquisadores têm sua própria cor reflexiva, eles não precisam ser iluminados por trás e, portanto, não precisam de uma fonte constante de energia para manter sua aparência intrinsecamente vibrante.

p Embora as telas do protótipo dos pesquisadores tenham apenas algumas dezenas de pixels cada, um estudo que demonstra o princípio por trás de sua habilidade de mudança de cor descreve seu potencial em uma variedade de técnicas de camuflagem, bem como aplicativos em arquitetura, robótica, sensores e outros campos.

p O estudo, publicado no jornal Materiais da Natureza , foi liderado por Shu Yang, Joseph Bordogna Professor e Presidente do Departamento de Ciência e Engenharia de Materiais, e Se-Um Kim, em seguida, uma pesquisadora de pós-doutorado em seu laboratório. Jovens membros do laboratório Yang Young-Joo Lee, Jiaqi Liu, Dae Seok Kim e Haihuan Wang também contribuíram para a pesquisa.

p "Nosso laboratório sempre se interessou por cores estruturais, incluindo como alterá-lo usando forças mecânicas, "diz Yang." Por exemplo, demonstramos anteriormente que um polímero de mudança de cor pode sinalizar lesões cerebrais traumáticas em soldados e atletas. Ao observar como alguns animais desenvolveram cores estruturais, percebemos que eles tinham células extensíveis que funcionavam como pixels em uma tela e que poderíamos potencialmente adotar uma abordagem semelhante. "

p Cor estrutural, o fenômeno que dá às asas de borboleta e às penas de pavão iridescência, muitas vezes mais brilhante do que cores à base de pigmentos ou corantes, é produzida quando a luz interage com as características microscópicas de uma superfície. No caso das telas dos pesquisadores, essas características são encontradas em uma classe de materiais conhecida como "elastômeros cristalinos líquidos nemáticos quirais de cadeia principal" ou MCLCEs. Cristais líquidos são materiais intrinsecamente anisotrópicos, o que significa que suas propriedades variam com base em sua orientação direcional. A forma helicoidal de MCLCEs permite anisotropia grande e elástica, uma vez que o passo da hélice pode ser facilmente alterado.

p Conforme uma cavidade na tela é inflada, sua membrana MCLCE é esticada. Bem como comprimir uma mola, isso reduz o pitch da hélice de cristal líquido dentro da membrana, alterar o comprimento de onda da luz que é refletida no visualizador.

p Ao traçar a pressão exata necessária para obter cada cromatóforo artificial para uma cor desejada, os pesquisadores foram capazes de programá-los como os pixels em uma tela. Este nível de controle é possível mesmo sem bombas pneumáticas separadas para cada pixel.

p "Eu queria gerar vermelho, cor verde e azul simultaneamente em uma operação simples, "Kim diz, "então conectei cavidades de larguras diferentes ao mesmo canal de ar. Isso significa que, apesar de sentir a mesma pressão, o grau de deformação e a cor variam de pixel a pixel, reduzindo a complexidade do dispositivo geral. "

p Usando apenas dois canais de ar, o protótipo dos pesquisadores pode produzir padrões de xadrez de 7 por 5 que combinam com o sombreamento e a textura de uma superfície circundante. Com sete canais, eles podem renderizar dígitos no estilo das telas coloridas de sete segmentos encontradas em relógios LCD

p Os pesquisadores acreditam que o desempenho mecanocrômico único dos MCLCEs inspirará a criação de novos dispositivos e sensores fotônicos biomiméticos que são altamente sensíveis e complexos, apesar do mecanismo relativamente simples do material. Eles também planejam demonstrar ainda mais telas 3D, bem como janelas "inteligentes" que respondem às temperaturas ambientes mudando de cor.