光致变色,给设计加点“魔术”

2023-08-15 10:07:47 343

水性色浆

光致变色(Photochromic)材料是一种色彩性能十分特殊的材料,它能够响应外界的光环境,尤其是能量更强的紫外波段光环境变化,在光的照射下改变颜色外观。材料不但受到光照后会改变自身的颜色,停止光照后颜色还往往会恢复原状,呈现可逆的颜色变化能力。

光致变色材料可以用于各种应用领域。例如,它们可以制作成可变色的眼镜,在户外阳光下变成墨镜,免去携带墨镜的不便。而对于色彩设计而言,这样仿佛与阳光捉迷藏的变色能力,可以为设计注入独特的色彩效果和探索趣味。

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△ 23年米兰设计周上展出的名为“Sensbiom 2”的装置作品由纤维素和藻类基复合材料制成该材料浸渍有光致变色颜料,会发生可逆的颜色变化,以此提醒游人注意到紫外线辐射带来的影响。

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△ 当紫外线辐射较低时,材料为黄色。当紫外线水平上升时,材料变为橙红色。

目前,已经开发出许多种类的光致变色材料,包括有机物、无机物和聚合物等。这些材料的变色效果、稳定性和响应速度等性能都有所差异。而不同颜色的光致变色材料的组合使用,则可以充分发挥设计师的想象力,在五彩纷呈的色彩对比中,给设计加点“魔术”。
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△ 光致变色纤维的应用,By Kunihiko Morinaga | ANREALAGE 2023秋冬

采用创新材料的服装设计,能够根据自然阳光中的紫外线而改变其色彩外观。当不再受到阳光照射时,这些服装会在3分钟左右后恢复到原本的颜色。阳光下独特的色彩变化,将为人们提供了更多选择和乐趣。

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在紫外灯的照射下,原本清爽素白的服装,呈现花团锦簌、缤纷大胆的色彩与图案。由于天气和季节的变化会影响阳光和紫外线的强度,服装上出现的颜色会随之不断变化,呈现出独特的动感之美。

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光致变色材料可以为设计师拓展表达空间,也可以在产品开发过程中加速开发进程,使产品设计师能够快速制作出原型,减少打样或印刷过程的困扰。MIT的研究人员开发了一种称为“ChromoUpdate”的 "可编程物质"技术,它可以通过紫外光快速完成物体表面颜色与图像的像素级的更新。

ChromoUpdate”首先将需要着色的物体覆盖一层青色、品红和黄色感光染料混合而成的墨水。然后,通过紫外线光源的照射,确保染料充分饱和。接下来,ChromoUpdate利用可见光投影仪来有选择地去除染料的饱和度,以实现每个像素达到所需颜色的效果。

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△ “ChromoUpdate”建立在研究人员之前的PhotoChromeleon系统上,可以在几秒钟内创建一个黑白的设计预览,或在几分钟内创建一个全彩的原型。‍‍

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△ 最初的“PhotoChromeleon”实现了可重复着色、可编程设置图案的光致变色,但渲染颜色需要的时间较长。为了提高该项研究的实用性,研究团队通过调整紫外线的饱和过程提高了系统的响应速度。

过去,对于光致变色材料的研究主要依赖于固态粉末、溶液状态或薄膜形态,然而这些方式很大程度上限制了光致变色材料的广泛应用。为了突破这一局限性,西北工业大学的研究团队成功地开发出了一种可以进行3D打印的光致变色材料。这将为光致变色材料的应用提供更加广泛的可能性。

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△ 该材料以含氟三苯基乙烯为光致变色单元,可实现高精度DLP 3D结构快速打印,并且光响应可逆。受紫外线照射的3D结构件会呈现黄色,进一步受可见光照射后将恢复为透明状态。

随着新材料的涌现与发展,色彩的选择将变得更加丰富多元,让我们能够以更自由、更创意的方式创造出令人惊叹的视觉效果。在未来的道路上,让我们共同期待材料科学与艺术创意的结合,用色彩设计为人们带来更多感动!


图文编辑 | 宋文雯 邱丽欣 祝诗扬

文章由清华大学《基于设计学科的色彩艺术与科学应用研究》(2021TSG08202)项目支持 


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