Une équipe de recherche de l'Université de technologie de Toyohashi a réussi à développer une feuille de couleur variable avec une épaisseur de film de 400 nanomètres qui change de couleur lorsqu'elle est étirée et rétrécie. Les feuilles de couleur étirables développées devraient être appliquées à des éléments d'affichage de type adhésif, car ils peuvent adhérer à la peau ou être transférés à divers appareils électroniques à température ambiante en utilisant l'adhésivité élevée des élastomères.

Une équipe de recherche conjointe de Hayato Kumagai dans la seconde moitié d'un cours de doctorat et Kazuhiro Takahashi, Professeur agrégé au Département de génie électrique et électronique de l'information de l'Université de technologie de Toyohashi, et Toshinori Fujie, Professeur agrégé (Conférencier) de la School of Life Science and Technology de l'Institut de technologie de Tokyo, ont réussi à développer une feuille de couleur variable avec une épaisseur de film de 400 nanomètres (moins d'un centième de l'épaisseur d'un cheveu humain) qui change de couleur lorsqu'elle est étirée et rétrécie. Cette feuille de couleur variable utilise la génération de couleur par des nanostructures métalliques formées dans la feuille d'élastomère pour obtenir un contrôle de longueur d'onde réversible de la lumière transmise sur une plage de longueurs d'onde de 495 à 660 nanomètres par expansion et contraction. Les feuilles de couleur étirables développées devraient être appliquées à des éléments d'affichage de type adhésif, car ils peuvent adhérer à la peau ou être transférés à divers appareils électroniques à température ambiante en utilisant l'adhésivité élevée des élastomères.

Les surfaces avec des réseaux périodiques de nanostructures métalliques peuvent produire un effet appelé plasmon de surface, qui est l'oscillation collective des électrons qui répondent à des longueurs d'onde particulières des lumières. En utilisant cet effet, des filtres de couleur qui permettent à la lumière de se transmettre à travers un nano-gap étroit, sans laquelle la lumière ne pourrait passer, peut être fabriqué. C'est ce qu'on appelle le phénomène de transmission optique extraordinaire. Contrairement aux filtres de couleur conventionnels qui utilisent des pigments, Les filtres de couleur utilisant ce principe ne se dégradent pas avec le temps et peuvent être utilisés comme filtres de couleur pour les capteurs d'image intégrés aux smartphones et autres appareils. Récemment, réglage dynamique des couleurs, qui forme des nanostructures périodiques métalliques sur des matériaux élastiques et déplace la période des structures en dilatant et en contractant la feuille pour changer de couleur, a été étudiée comme une méthode pour contrôler la longueur d'onde de la lumière qui génère des plasmons de surface. Cette technologie devrait être applicable aux écrans flexibles qui sont très flexibles dans la forme et la forme, ainsi que des capteurs qui visualisent les contraintes structurelles, etc.

Cependant, dans les rapports de recherche existants, l'épaisseur de la feuille supportant les nanostructures était de l'ordre du millimètre, rendant difficile sa combinaison avec le mécanisme d'entraînement utilisant la technologie des micromachines. En outre, la force motrice requise pour l'expansion et la contraction de la feuille de support dépend de l'épaisseur de la feuille. Par conséquent, des feuilles plus épaisses posent le défi d'augmenter la tension de commande du dispositif de micromachine.

Pour résoudre le défi, l'équipe de recherche a développé des feuilles de couleur étirables à l'aide de nanofeuilles d'élastomère transformées en film mince d'une épaisseur d'un micromètre ou moins, constitué d'un copolymère séquencé polystyrène-polybutadiène-polystyrène (SBS), un type de matériau en caoutchouc utilisé dans les pneus d'automobile et d'autres produits. En incorporant des nanostructures métalliques dans des matériaux élastomères transformés en film nano-mince, une transmission optique extraordinaire utilisant des plasmons de surface a été confirmée. En appliquant une contrainte aux nanofeuillets, nous avons confirmé que la lumière transmise à travers les feuilles est passée au bleu, vert, Et rouge, et a réussi à contrôler dynamiquement l'extraordinaire transmission optique avec le plasmon de surface.

Par ailleurs, nous avons démontré que la longueur d'onde du pic de transmission peut changer en continu dans la plage de 495 à 660 nanomètres, et une expansion et une contraction répétées sont possibles. La force motrice pour dilater et contracter la feuille de couleur que nous avons développée est inférieure de 2 à 3 ordres de grandeur aux valeurs conventionnelles et peut être suffisamment entraînée par la force générée par les microactionneurs ordinaires. En outre, l'adhésivité de l'élastomère permet de fixer la feuille sur n'importe quelle surface, permettant la détection et la visualisation des contraintes structurelles. En l'associant à la technologie des micro-machines, on peut s'attendre à réaliser un filtre de couleur variable.

L'équipe de recherche pense que la méthode pourrait être appliquée à des éléments d'affichage qui modifient électroniquement la coloration en pilotant les feuilles de couleur étirables avec un micro-actionneur. Avec la flexibilité et l'adhésivité de la feuille, il devrait être utilisé pour la peau électronique où il est collé sur la peau humaine et affiche des images.