ทีมนักวิจัยรายงานผลงานในวารสาร PNAS ว่าได้พัฒนาเทคนิคใหม่สำหรับสร้าง สีเชิงโครงสร้าง (structural color) ที่เปลี่ยนเฉดสีได้ตามการควบคุมอุณหภูมิ โดยไม่ต้องพึ่งสีหรือเม็ดสีแบบเดิม ซึ่งเปิดทางสู่การใช้งานตั้งแต่แฟชั่นที่เปลี่ยนสีได้ ไปจนถึงป้ายเตือนอัจฉริยะและชุดพรางตัวทางทหาร
เทคโนโลยีที่ทีมงานใช้นั้นอาศัยหลักการทางฟิสิกส์ของแสง
คือการจัดเรียงโครงสร้างระดับนาโนให้เกิดการแทรกสอดและสะท้อนแสงในย่านความถี่ที่ต้องการ แทนการดูดซับของสารสี โดยกุญแจสำคัญคือการใช้ชั้นบางของ วาเนเดียมไดออกไซด์ (VO₂) วัสดุที่เปลี่ยนสถานะทางไฟฟ้าและโครงสร้างผลึกเมื่ออุณหภูมิถึงค่าหนึ่ง (phase-change material) การเปลี่ยนสถานะนี้ทำให้การสะท้อนและการแทรกสอดของแสงเปลี่ยนไปทันที จึงปรากฏเป็นการเปลี่ยนสีที่มองเห็นได้
ข้อได้เปรียบสำคัญของแนวทางนี้คือไม่ต้องพึ่งกระบวนการย้อมหรือเม็ดสีที่อาจหมดอายุหรือจางง่าย และทีมวิจัยระบุว่าวิธีการผลิตไม่ต้องอาศัยการสร้างโครงสร้างนาโนระดับซับซ้อน ทำให้มีความเป็นไปได้ด้านการขึ้นรูปบนวัสดุแข็ง เช่น แผ่นโลหะ และบนพื้นผิวยืดหยุ่นอย่างผ้าได้ง่ายขึ้น นอกจากนี้ยังสามารถปรับจุดเปลี่ยนของอุณหภูมิและขยายช่วงสีได้ผ่านการออกแบบชั้นวัสดุ
ผลลัพธ์ในห้องทดลอง
ชี้ให้เห็นความสดใสของสีและการเปลี่ยนกลับไปมาที่รวดเร็ว ทีมวิจัยมองว่าแอปพลิเคชันเชิงพาณิชย์มีตั้งแต่แฟชั่นที่เปลี่ยนสีตามสภาพแวดล้อม ป้ายสัญญาณความปลอดภัยที่เปลี่ยนสีตามอุณหภูมิ ไปจนถึงชุดพรางตัวที่ปรับให้กลมกลืนกับพื้นผิวรอบข้างตามเวลาเรียลไทม์
แม้จะเป็นความก้าวหน้าที่น่าตื่นเต้น แต่ผู้เชี่ยวชาญเตือนว่าการนำไปใช้จริงยังต้องผ่านการทดสอบด้านความคงทน การประหยัดพลังงาน ต้นทุนการผลิต และความเสถียรของการเปลี่ยนสถานะในสภาพแวดล้อมจริง ก่อนจะเข้าสู่การผลิตขนาดใหญ่
งานวิจัยนี้เป็นการยกระดับแนวคิดสีเชิงโครงสร้างจาก “ความงามทางธรรมชาติ” ของปีกผีเสื้อสู่การใช้งานเชิงวิศวกรรม ซึ่งหากผ่านการพัฒนาต่อได้สำเร็จ จะเปิดประตูให้วัสดุและผลิตภัณฑ์หลายประเภทมีคุณสมบัติเปลี่ยนสีได้ตามการสั่งงานโดยไม่ต้องพึ่งสารเคมีอีกต่อไป นับเป็นหนึ่งในก้าวใหญ่ของวัสดุศาสตร์ยุคใหม่
tags : phys
