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这是一个神奇的变色杯,它不同于我们常见的加入开水升温变色的杯子。这种塑料杯的颜色,在不同的光照条件下可以发生神奇的变色现象,是因为杯体中已经添加了金纳米粒子。3d打印的高脚杯是二向色的,意思是它在不同的光线下会改变颜色。视频显示,当光线通过杯子时,杯子会从透明的紫色变成不透明的棕色。

几个世纪以来,纳米颗粒一直被用来给材料着色,尽管工匠们不知道为什么它们会有这样的光学效果。 来自荷兰瓦赫宁根大学和研究中心的科学家们利用金色纳米粒子制造出了这种二向色溶液。他们使用柠檬酸盐将金离子还原为金纳米粒子,这种二向色溶液可以呈现出不同的神奇颜色。它不仅具有新颖性,而且非常实用。

瓦赫宁根大学的一个研究小组从普通的聚乙烯醇(pva)开始研究,pva是一种广泛使用的聚合物,通常用作3d打印介质。在此基础上,他们添加了不同大小的金纳米颗粒,事实上并不需要太多的金,因为最终金纳米颗粒只占合成材料重量的0.07%。然后该团队使用注入金纳米粒子的pva对各种物体进行3d打印。

他们从拥有1600年历史的莱可格斯杯(lycurgus)杯子中汲取了灵感,吕可古斯杯是公元四世纪时罗马人利用二向色玻璃制成的容器,从正面照射时它呈现透明和红色,从背面照射时它会呈不透明和绿色。 后来人们发现,这种玻璃中含有金和银纳米颗粒,历史上只有六件相似的玻璃制品碎片幸存了下来。科学家认为罗马人是通过在玻璃凝固前将金属磨碎并加入微量元素而发明出这种杯子的。

该团队使用了一种方法,可以以制造出具有二向色性质的更大,更细长的金属纳米粒子。他们将其与3d打印材料聚乙烯醇(pva)相结合,制成一种可用于打印鲜艳色彩的物体的墨水。 然后将塑料溶解在液体中,在溶液干燥之前,将其打印成所需的形状。

当光线透过杯子照射时,它看起来是紫色的,因为金纳米粒子表面上的电子吸收某些特定波长的光。 但纳米粒子也会散射一些光线,以不同的波长将光线反射回来,所以当它从侧面反射光线时,杯子看起来是棕色的。与传统染料不同,杯子的纳米粒子意味着它不会失去颜色, 你可以在室外使用它,甚至可以在阳光下使用一百年。

一旦这种材料商业化,任何人都可以在现成的3d打印机中使用该材料。它当然可以用于制作艺术品或珠宝,但也可用于打印诸如光学镜片之类的物品,这些东西允许某些颜色的光通过,同时反射其他颜色。科学家们现在正在改进这项技术,研究使用不同类型的纳米粒子和印刷材料可以产生的奇妙效果。

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