Пленка-хамелеон от казанских ученых: окна и кузова будут менять цвет за три секунды

Ученые Казанского национального исследовательского технического университета имени А.Н. Туполева (КНИТУ-КАИ) создали «умную» пленку, способную менять окраску под действием электрического сигнала. Разработка переключается между синим, зеленым и красным цветами за 1−3 секунды, а при их смешении формирует полноцветное изображение. Потенциальные сферы применения — от авиационных «режимов стелса» до автомобильных кузовов, которые больше не нужно красить, и архитектурного остекления. Подробности узнала Наука Mail.

В Казани создали материал, который ведет себя как хамелеон, но подчиняется не настроению, а электрическим импульсам. Разработка КНИТУ-КАИ представляет собой гибкую многослойную пленку на прозрачной подложке из ПЭТ или поликарбоната. Внутри — слои оксида вольфрама (отвечает за синий), полианилина (зеленый) и виологена (красный). Между ними располагается полимерный электролит на основе комплекса LiClO₄-PMMA. Именно он проводит ионы и позволяет цветам сменять друг друга.

У предыдущих поколений подобных устройств хватало недостатков. Одни работали только с двумя цветами и требовали напряжения 3−5 вольт. Другие переключались медленнее десяти секунд и выдерживали не более 500 циклов. Третьи использовали жидкие электролиты, которые текли, усложняли герметизацию и снижали прочность. Казанская пленка работает при 1,5−2,5 В, переключается за 1−3 секунды, потребляет до нескольких милливатт на квадратный сантиметр и не протекает благодаря твердому электролиту. Гибкая подложка сохраняет свойства даже на изогнутых поверхностях. За насыщенность отвечает контроллер с широтно-импульсной модуляцией — он регулирует цвет, меняя длительность импульсов. Изобретение защищено патентом РФ (RU 2 860 164).

Куда первую: авиация, автомобили или архитектура

Заведующий кафедрой машиноведения и инженерной графики КНИТУ-КАИ Фаниль Фаргатович Хабибуллин пояснил, что хотя технология задумывалась именно для авиации — самолетов, беспилотников, квадрокоптеров — она получилась универсальной. По его словам, такое остекление дает своеобразный «режим стелса», скрывающий объект в определенном диапазоне. В автомобилестроении пленка позволит не красить машину, а менять ее цвет и освещенность через специальные матрицы. В архитектуре материал пригодится для динамического изменения освещенности фасадов и цвета поверхностей.

Преимущества перед традиционными системами затемнения

По сравнению с обычными затемняющими решениями, новая пленка умеет не просто блокировать свет. Она меняет цвет на любой необходимый — зеленый, синий, красный, черный, белый — в зависимости от местности и задачи. Хабибуллин отметил, что матрицы из трех базовых цветов позволяют получать любые оттенки. Технология работает как хамелеон: поверхность подстраивается под окружение.

Как ремонтировать и насколько дорого

Изначально ученые разработали технологию в формате отдельных матриц — от квадратов 2×2 см до 50×50 см. Размер напрямую влияет на «режим стелса»: чем меньше матрица, тем точнее отражается свет. В случае повреждения менять придется не всю пленку, а только один фрагмент, который вышел из строя из-за механических или технологических дефектов.

Что касается стоимости, то в патенте предложен метод, использующий уже существующие и достаточно недорогие производственные технологии. Хабибуллин подчеркнул, что производство матриц будет несущественно дороже выпуска панелей для рекламных экранов.

Самая сложная инженерная задача

Главным вызовом стал синтез разных инженерных подходов в одной технологии. По словам руководителя разработки, именно точность реализации инженерной задачи определяет себестоимость, области применения, срок службы и конкурентоспособность будущего продукта. Любое отклонение влияет на итоговые характеристики.

Ранее сообщалось, что китайские ученые создали «костный клей», который соединяет переломы за 3 минуты.