NATURALEZA

Estas telas cambian de color a medida que se estiran

¿Qué pasaría si tu ropa cambiara de tonos de rojo a verde y luego a azul mientras te mueves y te estiras? Un nuevo tejido podría hacer esto posible.

“Quiero tener un leotardo que cambie de color mientras corro”, explica el estudiante de posgrado Ben Miller. Miller estudia ingeniería mecánica en el Instituto Tecnológico de Massachusetts en Cambridge. Se asoció con el ingeniero mecánico Mathias Kolle y la estudiante de pregrado Helen Liu para crear la nueva tela.

Los colores de los crayones, las pinturas y la ropa suelen provenir de sustancias químicas en tintes y pigmentos. Esas sustancias reflejan un color y absorben otros. Por ejemplo, los pigmentos de un crayón rojo reflejan la luz roja que detectan los ojos de las personas.

En cambio, el nuevo material cambia de tono debido a algo conocido como color estructural. Es causado por una disposición de superficies dentro de un material que refleja solo ciertos tonos. Por ejemplo, una mariposa azul tiene capas microscópicas de escamas en sus alas. Estos están dispuestos de modo que rebotan solo luz azul. Todos los demás colores pasan a través de las escalas. El ángulo en el que un espectador mira el ala, o cualquier superficie estructuralmente coloreada, puede alterar la cantidad de luz que ve rebotar. Esto a menudo hace que los colores brillen o brillen. El color estructural “hace que una pompa de jabón brille. También hace que muchos animales brillen”, explica Kolle.

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A medida que la tela se estira, las áreas densas dentro de la película se acercan. Eso cambia el color de la luz que reflejan. Un área que comienza en rojo ahora aparecerá verde y luego azul.Instituto de Tecnología de Massachusetts

Muchos investigadores han encontrado formas de hacer materiales estructuralmente coloreados. Pero el equipo de Miller es el primero en crear imágenes amplias, detalladas y elásticas utilizando equipos de bajo costo y ampliamente disponibles.

Ni siquiera tuvieron que inventar nada completamente nuevo. Utilizaron una técnica de hace más de 100 años. “Ben fue la persona más inteligente del mundo en ver esto”, dice Kolle. El grupo publicó su descubrimiento en septiembre Materiales de la naturaleza.

Inspirado en el arte y la historia.

Miller no pensó en el material elástico de una sola vez. Su primera chispa de inspiración llegó en la clase de arte. Su profesor trajo ejemplos de arte holográfico. La holografía es una técnica que registra la forma tridimensional de un objeto. Una forma de hacerlo es grabar pequeñas estructuras en una película de plástico. Eso crea una imagen que cambia de forma dependiendo de cómo la veas. Para Miller, las diminutas estructuras de los hologramas se parecían mucho a los ejemplos de color estructural que se encuentran en la naturaleza.

Benjamin Miller observa ejemplos de color estructural en el mundo natural y luego crea materiales similares en un laboratorio.

Entonces Miller comenzó a estudiar la historia de la holografía y se topó con el trabajo de Gabriel Lippmann. Este científico francés inventó una forma de hacer fotografías en color en 1891. Su método dio como resultado fotografías estructuralmente coloreadas. Lippman más tarde ganó el premio Nobel de física por el proceso que inventó. Desafortunadamente, el proceso no solo fue lento, sino también «peligroso y complicado», dice Miller. Así que nunca se puso de moda. La gente encontró otras formas de hacer dibujos en color.

Miller se dio cuenta de que los materiales modernos podían resolver todos los problemas con el proceso de Lippman. Para crear una fotografía de Lippman, usó un espejo, una película holográfica y un proyector como los que se pueden encontrar en un salón de clases.

Así es como funciona. Una imagen coloreada del proyector brilla a través de las capas de la película y sobre el espejo. Luego rebota a través de la película. Estas ondas de luz coloreada que van y vienen imprimen un patrón de áreas más densas y menos densas en capas de la película plástica. La distancia entre cada área densa coincide perfectamente con la longitud de onda de la luz que la creó. De esta forma, los colores quedan registrados como pequeñas estructuras en la película.

una foto que muestra un vendaje envuelto alrededor del antebrazo de una persona, el nuevo material también está envuelto y varía en color según lo apretado que esté estirado
A veces, las personas deben usar un vendaje bien envuelto, pero no demasiado apretado. El nuevo material elástico que cambia de color podría revelar exactamente qué tan ceñido estaba el vendaje, revelando si se había hecho correctamente.Instituto de Tecnología de Massachusetts

A continuación, Miller pegó la película estructuralmente coloreada sobre un material elástico. A medida que se estira, las áreas densas dentro de la película se acercan. Eso cambia el color de la luz que reflejan. Un área que comienza en rojo ahora aparecerá verde y luego azul.

Si Lippman estuviera vivo hoy, Kolle cree que podría decir: «Finalmente, alguien consiguió que esto funcionara». Probablemente también le gustaría su imagen elástica de un jarrón de flores; después de todo, las flores eran una de sus cosas favoritas para fotografiar.

¿Por qué hacer cosas elásticas que cambian de color?

una foto de un centavo presionado en la nueva tela
Aquí, se ha prensado un centavo en la nueva tela. Las crestas de un centavo aplastan la película. Eso cambia su estructura en esos lugares para que refleje luz verde en lugar de roja. Cortesía de los investigadores, editado por MIT News

A muchos artistas y diseñadores de moda les encantaría trabajar con telas elásticas que cambian de color. Dichos materiales también podrían ser útiles en sensores. Eso es porque el color revela cuánto estrés o presión está experimentando el material.

“Es realmente genial”, dice Bruno Frka-Petesic. Es un físico de la Universidad de Cambridge en Inglaterra que no participó en la nueva investigación. Los investigadores lograron imprimir pequeños detalles de escala micrométrica de color estructural en un área grande de alrededor de medio metro (1,6 pies). Y su proceso cuesta poco, dice.

El color estructural puede crear efectos visuales que no son posibles con los pigmentos, agrega Rupa Darji. Ella es química en BASF Corp. en Tarrytown, Nueva York. Darji tampoco jugó ningún papel en la creación del nuevo material, aunque su equipo desarrolla tecnologías y productos que usan color estructural. “Creo que la gente usará el color estructural más ampliamente en el futuro”, dice ella. “¡Es emocionante pensar en nuevos colores para recubrimientos o cosméticos o casi cualquier cosa!”

Esta es una de una serie que presenta noticias sobre tecnología e innovación, posible gracias al generoso apoyo de la Fundación Lemelson.

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