科学家受到鱿鱼的启发创造了一种根本不需要电子设备的磁性显示器

探索点小小科技 2024-09-24 01:11:15

鱿鱼和头足类动物通常具有惊人的皮肤,可以随意改变图案,这有助于伪装、狩猎和寻找配偶。密歇根大学的科学家受到软体动物这一特性的启发,创造了一种对磁场敏感的颜料显示器,它不需要任何电子设备即可工作。

图片来源: Jeremy Little/Michigan Engineering

“这是机械材料首次使用磁场进行系统级编码、信息处理和计算,”开发人员解释说。今天,为了这样和其他有趣的目的,超材料被发明出来,事实上,由一组材料和结构组成的工程解决方案。它们通常很难缩小,因此很难在计算和显示系统中使用超材料。密歇根大学的科学家们通过推出一种仅对磁场做出反应的轻巧灵活的显示器来规避这一限制。

科学家们需要带有染色体细胞的鱿鱼皮作为最值得依赖的显示分辨率的一个例子,以便人类视觉通常可以感知图像。自然“像素”的大小只是从软体动物那里借来的。科学家发明的超材料基于完全不同的工作原理。

在某种程度上,研究人员发明了 E Ink 显示屏,只是以他们自己的方式。如果 E Ink 的电子墨水是一种与电磁场极性(控制矩阵上的电荷)发生反应的颜料悬浮液,那么在磁性显示器的情况下,使用了所谓的 Janus 粒子。这是具有两种或多种不同特性的广泛材料。Janus 粒子的最简单示例是指南针。针的不同末端具有不同的极性,您可以用磁铁以一种或另一种方式使其转动。

密歇根大学制造的 Janus 颗粒一方面由钕 (NdFeB) 和超顺磁性氧化铁纳米颗粒 (SPION) 的铁磁微粒组成,另一方面由氧化钛 (TiO2) 等颜料组成。因此,它们的一端是橙色的,另一端是白色的。通过改变带到屏幕上的磁铁的极性,可以使其变为橙色或白色,如果以给定的方式将几个小磁铁放置在屏幕后面,则可以对图像进行编码——磁化粒子在摇晃时会简单地聚集在具有适当极性的磁铁上。

使用 NdFeB 和 SPION 的颗粒的细微差别在于,钕对强磁场反应,而铁对弱磁场反应。在弱场中,借助特殊键 - 屏幕下方的磁铁图案,显示屏会显示一个秘密图像,当它在强磁铁上方时是不可见的。可以有几个这样的键,它们都有自己的磁性模式配置,在每种情况下都会有不同的图像。

科学家们认为,通过这种方式可以在工作服上写下条形码和其他无法被黑客入侵或打开的信息,因为该设备没有电子部件。将屏幕置于强磁场中,返回一般的“钕”图片,隐藏着秘密的“铁”。这样的显示器不需要可以使用的电源和电子设备。

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