【智能液晶高分子薄膜会变色、有记忆、能自愈】科技日报:前主流的变色材料主要由无机分子或者可变色的染料分子构成。天津大学封伟教授团队用高分子制备出一种厚度只有200微米,具有变色、记忆和自愈合功能的智能变色液晶高分子薄膜,这种薄膜在多个领域展现出应用前景。

新买的包包可以随意变换颜色,不小心刮破的衣服能像皮肤一样愈合……这些似乎只在科幻电影里出现过的场景,如今已逐渐成为现实。

日前,天津大学封伟教授团队成功研发了一种新型智能材料——智能变色液晶高分子薄膜(以下简称薄膜)。这种新材料不仅能变色,还有形状记忆和自愈合功能。相关研究被选为封面文章刊发在国际期刊《德国应用化学》上。

通过液晶分子周期排列实现材料变色

在神奇的自然界中,许多生物经过亿万年的自然选择和进化,逐渐演变出自适应变色伪装能力,以便能随时躲避天敌。

比如变色龙就能够通过主动控制细胞层内部的纳米晶体排列结构,根据周围环境实现自身颜色的变化,达到与背景颜色匹配的目的。

研究发现,变色龙处于平静状态时,其细胞层内部的纳米晶体的排列是紧密的,可以特异性地反射短波长的可见光;而面临紧急情况时,变色龙就会通过机械力作用,主动控制晶体的疏密程度,使晶体的排列变得更加松散,选择性反射波长更长的光。

“这些生物体独特的表皮微纳光学结构及其自主动态变色的机制,为我们开发新型仿生智能变色材料提供了丰富的灵感。”天津大学材料学院高分子系教授封伟说。

近年来,国内外研究团队在仿生变色龙的智能变色材料方面取得了一系列重要进展。胆甾相液晶等手性液晶材料是一类具有周期性螺旋超结构的手性软光子晶体,不仅能选择性地反射不同波长的可见光,还能够灵敏地响应力、热、电、光、磁等环境刺激变化,呈现出结构色的动态变化。

封伟团队在此基础上,将动态共价键分子与液晶单体混合,通过溶剂挥发的方法使液晶单体分子自组装成周期排列的胆甾相液晶结构,最后通过光照聚合得到一种厚度只有200微米,具有拉伸变色、形状记忆功能和自愈合功能的液晶高分子薄膜。当前主流的变色材料主要由无机分子或者可变色的染料分子构成,通过有机高分子构筑的变色材料比较少见。

“根据布拉格反射公式,材料的反射波长与材料的微观结构排列周期是正相关的,光照到材料上时,只有特定波长的光能从材料中反射出来形成颜色,这种颜色俗称结构色。”封伟介绍,与染料的颜色不同,这种结构色会更加鲜艳、更加稳定。

薄膜内部的液晶分子是周期排列的。在拉伸薄膜时,材料内部液晶分子的排列周期会变短,因此会导致反射出来的颜色发生变化,这一变色机理与变色龙皮肤颜色的变化机理类似,薄膜的结构色可在可见光谱范围内进行动态调节。

引入动态共价键让薄膜有记忆能愈合

团队还将动态共价键分子引入液晶高分子中,使得薄膜具有形状记忆功能和自愈合功能。

“薄膜还拥有‘记忆编程’的特性,可以被拉伸成螺旋形、波形、圆柱形和更复杂的二维或三维形状并保持不变,当薄膜加热到相变温度以上后,又能恢复到最初的形状。”封伟解释说,这是因为加热激活了动态共价键发生键交换反应,使液晶高分子在网状结构内部形成新的拓扑结构。利用这种特性,他们通过反复将材料加热到100℃和冷却到25℃,让材料实现了在三维形状与二维形状之间以及不同颜色之间的可逆转换。

此外,因为在高分子网络中加入的动态共价键,遇到水分子后会发生断裂,水挥发后,动态共价键又会进行重组恢复初始状态,这样薄膜就拥有了自愈合的能力。

这种薄膜的自愈能力十分惊人,而且自愈后仍然非常结实。团队将薄膜切成两部分后,在损伤界面滴加水后,室温下放置24小时,分开的两部分会自动愈合,愈合后的薄膜被拉伸到原始长度的180%也不会断裂,并能承受自身1000倍的重量。

这项研究为制备兼具力致变色、形状可编程和高效自愈合等特性的液晶高分子材料提供了一种既简单又通用的方法,有望为开发仿生变色伪装材料、自适应光学系统和软体机器人等开辟新的方向。

媲美变色龙皮肤的“超级材料”用途广

经过几十年的研究与发展,智能变色材料的应用已经拓展到日常生活各个领域。比如,美国一家公司曾将热致变色性涂料用在陶瓷杯上,室温时陶瓷杯上的夜景,在倒入热水后会变换成日间景象,通过图案的变化就能知道杯子内水的冷热情况。

“具有结构色的材料已经在生活中有广泛应用。”封伟举例说,在轮胎边缘加入合适的变色高分子材料能制成智能轮胎,当外界温度或内部温度超过轮胎的正常使用温度时,智能轮胎会变色以示警告;变色高分子材料还可用于制作变色车窗玻璃、变色油漆,尤其是变色车窗是近十几年发达国家竞相研究的重要课题,目前,已有电致变色的调光玻璃应用的报道,而光致变色和热致变色的智能车窗玻璃还在进一步研制之中。

智能变色材料还可以做成能指示冷热的智能用品,例如将智能变色涂料镀膜在木材、金属、陶瓷等基材上,可做成能指示冷热用的变色茶杯和婴儿用的汤勺、奶瓶等。

另外,可变色的圆珠笔油、变色指甲油、变色儿童玩具、热敏体温计等产品都已经问世,这些产品极大地丰富了人们的生活。

防伪技术的研究历来就是一个受到普遍关注的课题,迄今为止,防伪领域所采用的方法多为激光防伪,使用设备昂贵,造价高。“而基于智能变色高分子材料的防伪方法具有操作简单、识别方便、成本低等特点,在技术保密性和防伪有效性等方面都有较大的优势。”封伟说。

目前,化学防伪标记一般直接印刷在商标、标签、封签或外包装上,因此制作化学防伪标记的关键是制备防伪印刷油墨,制备这种油墨的变色材料需要耐久性好、成本低,其变色发生的温度及变化的颜色要具有可选择性,因此智能变色材料也是化学防伪标记的首选材料。

将智能变色材料涂在织物上还可以做成变色服装,这种衣服穿在身上,会随着季节不同、地区不同、温度不同而呈现出不同的色彩。这种智能变色材料同样也可以用于桌布、窗帘等各种变色纺织品的生产。

“未来我们计划制备出仿变色龙皮肤的变色伪装材料,使材料的颜色能够与背景环境的颜色相匹配,实现变色伪装的目的。”封伟说。

此外,很多高分子材料如橡胶、塑料、涂料、纤维等都是重要的工业材料,每年磨损消耗巨大,而让这些材料拥有自愈合的能力,就可以提高它们的使用寿命,从而产生巨大的经济和社会效益。

不仅如此,我们生活中的很多高分子材料如塑料、橡胶等在长时间使用后会破损,如果这些材料能够自愈合,那么它们就会有更长的使用寿命,有利于减少环境污染和资源浪费。

“不过目前这种智能变色液晶高分子薄膜还处于实验室研究阶段,没有实现工业化生产。”封伟介绍,这是因为在制备方法上现在还有很多技术不成熟,如何精确控制液晶单体分子自组装,实现大面积、均匀的、明亮的结构色,这些仍是目前面临的难点。

前言

一直以来,无论您是音响发烧友也好,普通消费者也好,只要选购音频类产品,哈曼集团旗下的众多品牌一定是绕不开的。无论是发烧友们梦寐以求的Mark Levinson、Revel、JBL的高品质Hi-Fi产品,还是年轻消费者们喜爱的时尚音频产品,可以说,哈曼集团旗下的产品,总有一款适合您。

岁末年初,哈曼集团集中发布了旗下的Mark Levinson、JBL品牌的四款重量级新品,产品涉及高端Hi-Fi放大器和便携式音箱、蓝牙耳机,从高端音响产品到普及型音频产品,不仅覆盖面广,而且很具有实用性。

作为从品牌持有量到出货量都名列前茅的超大型音频集团,哈曼集团在本次发布的几款新品上是如何考量的,这些新品有何创新之处和技术亮点?带着种种好奇,“高保真音响”有幸采访到了哈曼时尚音响部集团副总裁及大中华区总经理朱松亭先生,听听他如何解读哈曼集团旗下的品牌与产品。

岳鹏: 听闻您刚刚上任哈曼时尚音响部集团副总裁及大中华区总经理这个重要的职位,首先对您表示恭喜,在您上任之后,您觉得公司之后的发展方向会是怎样的,有什么样相应的计划或者动作吗?

朱松亭:哈曼是全球知名的音视频制造商及汽车智联解决方案提供商,为全球汽车市场、大众消费市场以及专业领域设计、生产和提供各类智联汽车系统、音视产品、企业自动化解决方案及物联网技术服务。而我所在的哈曼时尚音响部则是直接和消费者接触及沟通的桥梁,我们通过数以万计的Hi-Fi音响、家庭影院、SOUNDBAR以及卡拉OK类产品与消费者的家庭娱乐生活建立起了联系,同时也通过数以百万计的蓝牙音箱和耳机类产品为消费者个人日常娱乐生活提供了优质选择。

未来哈曼时尚音响部将会继续以消费者需求为导向,利用哈曼所掌握的前沿技术,通过产品转化更好地服务于消费者的日常生活中,同时也会针对中国市场的消费需求加大新产品的开发力度,比如除了哈曼传统的音频类产品之外,我们还会根据当前中国市场智能互联及个人娱乐的热潮,加大智能产品、流媒体产品、游戏类产品以及个人娱乐产品的开发,为消费者带来更时尚以及更新更好体验的产品,比如智能音箱、智能耳机、游戏耳机、流媒体设备、以及音乐唱将K歌麦克风等产品,最终使哈曼旗下的品牌及产品成为中国乃至全球市场在时尚生活方式上的佼佼者。

岳:在音频领域,可能很多用户比较熟知的是JBL和哈曼卡顿这两个品牌。但一些消费者不知道这两个品牌是属于哈曼集团的,也不太了解其实哈曼旗下还有很多其他优秀的音频品牌,能请您简单为我们介绍下哈曼集团吗?

朱:哈曼作为全球知名的音频品牌,旗下拥有JBL、Mark Levinson 、harman/kardon、Infinity、Lexicon和Revel等16个子品牌,致力于为汽车市场、大众消费市场等各个领域提供音频解决方案。在专业音频领域有长达75年的技术积累,获得多达7500项专利。也是同时获得奥斯卡和格莱美双项提名的品牌。

一直以来,哈曼为国内外众多演出场馆和重大场合提供音频设备支持,你可以在全球各地看到哈曼的身影,比如悉尼歌剧院、环球影城、国家体育馆(鸟巢)等等。哈曼之所以能备受各大重要场馆的青睐,得益于我们拥有非常专业的声学技术团队。我们还成立了金耳朵实验室,来帮助音频工程师设计出拥有出色音质的产品,可以说每一个环节都非常地严苛专业,我相信这也是哈曼集团旗下各个品牌的产品一直备受赞誉的原因。同时在为年轻用户打造音频设备时,充分迎合年轻人的审美,功能开发也贴近年轻消费者的使用场景,为Z世代群体带来更时尚、更震撼的音频体验。

岳:聊回本次新品发布的品牌Mark Levinson,想请您能否先简单介绍下这个品牌吗?

朱:Mark Levinson 作为哈曼国际工业公司的高端音频品牌,旗下的产品几乎都是美国原厂制作,有着过硬的专业品质。同时该品牌秉承声音的艺术理念,历久弥新,在竞争激烈的行业中,一直保持着高水平和活力。2022年,在迎来其诞生的五十周年之际,Mark Levinson也将会带来更具创新的产品和丰富的产品线,大家可以期待一下。

岳:Mark Levinson作为历史悠久、口碑甚佳的Hi-Fi品牌,历经多年的发展,在产品的设计与声音的理念方面也有了不少的变化。您认为Mark Levinson产品的精髓在哪里?

朱:对于很多音乐发烧友来说,他们认为录制的音乐是没有办法和真实的现场表演相媲美的,Mark Levinson就非常想要为音乐发烧友们消除这种音乐听感上的差距。从始至终,对于纯净音色的追求是Mark Levinson一直以来根植于心的理念,我们通过各种先进技术来尽可能还原现场表演,实现音乐艺术。这些先进的技术包括:IPT交错电源技术, PureDirect™信号电路技术,PrecisionLinkII™数模转换技术,MainDrive™ 耳放技术等等,这些技术大家可以在我们本次上新的产品中找到。有了这些核心技术的加持,大家在听音乐时,能够更加沉浸其中,获得更震撼的音乐体验。

岳:此次Mark Levinson最新发布的两款后级放大器,最想达到的声音特质是什么?能够带给客户什么良好的体验?

朱:Mark Levinson 500系列的534和536作为新产品,秉承一贯的品质追求和工艺设计。它们是承前启后的参考级后级放大器产品,核心设计原理在于极高的开环线性和偏置电流。功放几乎不受寄生电容的影响,能够毫无保留地灵活改变电压。它们汲取了Mark Levinson经典功放的设计,具有深邃广阔的声场、准确的声像塑造和丰富的声音细节,在大多数聆听条件下,都能毫不费力地呈现音乐艺术性和聆听的空间感。

岳:Mark Levinson此次发布的两款合并式放大器5802/5805可以说是与时俱进,搭载了众多的时尚且实用的功能,例如aptX HD 蓝牙接收、高清数字音频解码,甚至是A类耳放和唱头放大,可以说是功能齐全。您认为,在高清数字音乐、流媒体音乐迅猛发展的当下,一款高级的HiFi合并式放大器所应具备什么样的素质?

朱:在我们看来,一款高级的Hi-Fi合并式放大器应该是全功能多合一的音频控制中心设备。随着数字时代的到来,它将需要兼容更大范围的音乐信号格式,同时还需要兼顾节省摆放空间,以及易于操控的人机界面,当然最重要的是具备可以驱动各种扬声器的能力。Mark Levinson 5802/5805 就是这样的产品,为了满足音乐发烧友的需求,他们秉承585的先进设计理念和高端技术,同时根据不同的应用场景给出不用解决方案,不论是在产品外观还是功能设计上,相信都会是音乐爱好者非常青睐的新一代合并式放大器产品。

岳:Mark Levinson在经过多年的演化和发展后,在工业设计方面,我们也看到了一些不同,您能简要介绍一下Mark Levinson的工业设计理念吗?

朱:Mark Levinson 的产品设计以过硬品质的材料、奢华外部装饰和大胆的几何结构而闻名。此外,一丝不苟的艺术性也体现在精细的工业设计细节上。高品质材料的加工精度使每一个细节都显而易见,赋予了Mark Levinson 产品外观上的奢华和精细。秉承着这样的工业设计理念,Mark Levinson No.5105 黑胶唱片机还获得了2021德国红点最佳设计奖。

尾声

通过本次对朱总的访谈,我们了解到了哈曼集团旗下Mark Levinson、JBL品牌的相关历史、理念和本次发布的新品的技术亮点与创新之处。我们也可以看到,哈曼集团一直是以客户需求为导向,紧紧把握时代脉搏,紧跟时代步伐,与时俱进的音频企业。

在此,也祝愿哈曼集团的系列新产品能够有更好的市场表现,获得更多消费者的青睐。

很快就要迎来2022农历新年了,万象更新,很多友友可能会有换一台新手机的想法,毕竟辛苦了一年了,过年还是要有牌面一点哈哈哈。那么今天我为大家推荐下,不仅拥有大电池,还有高性价比。

荣耀X30 Max配备一块7.09英寸屏幕,大屏观影优势是显而易见的,在日常观影的时候,大屏可以轻松铺满整个视线,简直不要太爽好不好。后置配备了6400W像素AI双摄,镜头旁是主摄规格,成像效果属于同价位主流水平。

iQOO Z5支持内存融合2.0,性能充分提升,读写加载速度更是快人一步,整体性能表现强悍。最最重要的是,iQOO Z5的屏幕还十分护眼,支持全局无级调光及全程DC调光并通过德国莱茵TÜV 低蓝光认证,可有效缓解用户视疲劳。

另外还有OPPO K9x、Redmi Note 11 Pro都是不错的,大家都可以了解下,部分手机我往期是有发过介绍哒~


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