Chamäleon-Haut mit technischem Nutzen realisiert

Chinesische Forscher haben eine elektronische, benutzergesteuerte Kunsthaut entwickelt, deren Farbveränderung für das menschliche Auge wahrnehmbar ist. Im Gegensatz zu den früheren Modellen benötigt diese viel weniger mechanische Belastung, um die Farbe merkbar zu ändern. Die einem Chamäleon ähnelnde Haut könnte in der Robotik, der Prothetik und der tragbaren Technologie Anwendung finden.

Zwar konnten die Experten bis dato die Fähigkeit der Farbveränderung aus der Tierwelt nachahmen. Allerdings musste die künstliche Haut dafür starken mechanischen Belastungen ausgesetzt werden. Sonst war die Farbveränderung nicht mit freiem Auge sichtbar. Im Rahmen einer Studie mehrerer Universitäten, darunter die Peking University, haben die Forscher flexible Graphen-Elektronen in der Form eines hochempfindlichen, widerstandsfähigen Belastungssensors mit einem dehnbaren, organischen, elektrochromen Gerät kombiniert. Dadurch wurde die sichtbare Farbveränderung möglich.

Studienleiter Tingting Yang von der Tsinghua University und sein Team untersuchten den Substrateffekt von elektromechanischem Verhalten bei Graphen, um einen einfachen Prozess zu ermöglichen und die Kosten zu reduzieren. Deshalb designten sie eine Struktur, mit der man Graphen als höchstsensibles, belastungsfühlendes Element und auch als unsensible, dehnbare Elektrode auf der extrazellulären Schicht nutzen kann. Eine Intensität zwischen null und zehn Prozent der ursprünglichen Belastung reichen aus, um eine Farbveränderung zu ermöglichen. Der RGB-Wert der Farben hat sich durch die angewandte Belastung sogar erhöht, wodurch stärkere Farbintensität entsteht.

Entdeckung für viele Bereiche

Die Vorteile von Graphen sind hohe Transparenz, schnelle Transportfähigkeit, Flexibilität und eine große spezifische Oberfläche. Das sind äußerst nützliche Eigenschaften für die Elektronik, inklusive dehnbarer Elektroden für hohe Energiedichte, für Sensoren und optische Geräte. Die Ergebnisse zeigen, dass die mechanischen Eigenschaften des Substrats für die Leistung der belastungswahrnehmenden Materialien enorm wichtig sind. Das wurde früher einfach übersehen, so der ebenfalls am Projekt beteiligte Forscher Hongwei Zhu.

http://pku.edu.cn

http://tsinghua.edu.cn