Objekter kan nu ændre farver som en kamæleon

Kamæleonernes farveskiftende evner har længe forvirret villige observatører. Filosoffen Aristoteles selv var længe mystificeret af disse adaptive skabninger. Men mens mennesker endnu ikke kan camouflere meget ud over et grønt outfit for at matche græs, livløse genstande er en anden historie.

Et hold fra MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) har bragt os tættere på denne kamæleon-virkelighed, ved hjælp af et nyt system, der bruger omprogrammerbart blæk til at lade objekter ændre farver, når de udsættes for ultraviolet (UV) og synlige lyskilder.

Kaldt "PhotoChromeleon, Systemet bruger en blanding af fotokrome farvestoffer, der kan sprøjtes eller males på overfladen af ​​ethvert objekt for at ændre dets farve - en fuldt reversibel proces, der kan gentages uendeligt.

PhotoChromeleon kan bruges til at tilpasse alt fra et telefoncover til en bil, eller sko, der trænger til en opdatering. Farven forbliver, selv når det bruges i naturlige miljøer.

"Denne specielle type farvestof kunne muliggøre et utal af tilpasningsmuligheder, der kunne forbedre produktionseffektiviteten og reducere det samlede spild, " siger CSAIL postdoc Yuhua Jin, hovedforfatteren på et nyt papir om projektet. "Brugere kunne personliggøre deres ejendele og udseende på daglig basis, uden behov for at købe det samme objekt flere gange i forskellige farver og stilarter."

PhotoChromeleon bygger på holdets tidligere system, "ColorMod, " som bruger en 3-D-printer til at fremstille genstande, der kan ændre deres farve. Frustreret over nogle af begrænsningerne i dette projekt, såsom lille farveskema og lav opløsning resultater, holdet besluttede at undersøge potentielle opdateringer.

Med ColorMod, hver pixel på et objekt skulle udskrives, så opløsningen af ​​hver lille lille firkant var noget kornet. Hvad angår farver, hver pixel af objektet kunne kun have to tilstande:gennemsigtig og sin egen farve. Så, et blåt farvestof kunne kun gå fra blåt til gennemsigtigt, når det aktiveres, og et gult farvestof kunne kun vise gult.

Men med PhotoChromeleons blæk, du kan skabe alt fra et zebramønster til et fejende landskab til flerfarvede ildflammer, med et større udvalg af farver.

Holdet skabte blækket ved at blande cyan, magenta, og gule (CMY) fotokrome farvestoffer i en enkelt sprøjtebar opløsning, eliminerer behovet for omhyggeligt at 3D-printe individuelle pixels. Ved at forstå, hvordan hvert farvestof interagerer med forskellige bølgelængder, holdet var i stand til at kontrollere hver farvekanal ved at aktivere og deaktivere med de tilsvarende lyskilder.

Specifikt, de brugte tre forskellige lys med forskellige bølgelængder for at eliminere hver primær farve separat. For eksempel, hvis du bruger et blåt lys, det ville for det meste blive absorberet af det gule farvestof og blive deaktiveret, og magenta og cyan ville blive tilbage, resulterer i blåt. Hvis du bruger grønt lys, magenta ville for det meste absorbere det og blive deaktiveret, og så ville både gul og cyan forblive, resulterer i grønt.

Efter at have overtrukket en genstand med opløsningen, brugeren placerer blot objektet inde i en boks med en projektor og UV-lys. UV-lyset mætter farverne fra transparent til fuld mætning, og projektoren afmætter farverne efter behov. Når lyset har aktiveret farverne, det nye mønster vises. Men hvis du ikke er tilfreds med designet, alt du skal gøre er at bruge UV-lyset til at slette det, og du kan starte forfra.

De udviklede også en brugergrænseflade til automatisk at behandle design og mønstre, der går på ønskede emner. Brugeren kan indlæse deres blueprint, og programmet genererer kortlægningen af ​​objektet, før lyset virker sin magi.

Holdet testede systemet på en bilmodel, et telefoncover, en sko, og en lille (legetøjs)kamæleon. Afhængigt af objektets form og orientering, processen tog alt fra 15 til 40 minutter, og mønstrene havde alle høje opløsninger og kunne med succes slettes, når det var ønsket.

"Ved at give brugerne autonomi til at individualisere deres varer, utallige ressourcer kunne bevares, og mulighederne for kreativt at ændre dine yndlingsejendele er ubegrænsede, " siger MIT-professor Stefanie Mueller.

Mens PhotoChromeleon åbner op for en meget større farveskala, ikke alle farver var repræsenteret i de fotokrome farvestoffer. For eksempel, der var ingen god match for magenta eller cyan, så holdet måtte vurdere til det nærmeste farvestof. De planlægger at udvide dette ved at samarbejde med materialeforskere for at skabe forbedrede farvestoffer.

"Vi tror på inkorporering af roman, multifotokrom blæk til traditionelle materialer kan tilføje værdi til Ford-produkter ved at reducere omkostningerne og den tid, der kræves til fremstilling af bildele, " siger Alper Kiziltas, teknisk specialist i bæredygtige og nye materialer hos Ford Motor Co. (Ford har arbejdet med MIT om ColorMod 3-D-teknologien gennem et alliancesamarbejde.) "Dette blæk kunne reducere antallet af trin, der kræves for at producere en flerfarvet del, eller forbedre farvens holdbarhed mod vejrlig eller UV-nedbrydning. En dag, vi kan endda være i stand til at personliggøre vores køretøjer på et indfald."

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.