液晶殼：可用於無人駕駛和防偽技術的「智能」材料！

導讀

近日，盧森堡大學科學家領導的新研究表明，液晶殼未來有望應用於一系列新領域，例如：無人駕駛、防偽技術、新型感測器。

背景

1888年，奧地利植物學者 Reinitzer 發現了液晶。由此可見，科學家對於液晶的研究已經有超過百年的歷史了。

什麼是液晶？簡單說，液晶就是液態晶體。它是一種介於固態和液態之間的，具有規則性分子排列的有機化合物。液晶分子的排列有著特定順序，這種順序對外界條件，例如溫度、電磁場的變化都非常敏感。在電場作用下，液晶分子會做規則旋轉90度排列，產生透光度差異，如此在電源開關作用下產生明暗區別，以此原理控制每個像素，便可構成所需圖像。

一直以來，液晶大規模實際應用的主要領域是顯示屏。先帶大家回顧一下先前介紹過的液晶顯示屏領域的創新成果，一起領略一下液晶顯示技術的最前沿。例如，日本東北大學開發的超級柔性液晶顯示屏，它具有大面積、高解析度、高穩定性等優點，可以應用於移動信息終端、可穿戴設備和大型電子標牌等場景中。

（圖片來源：日本東北大學）

此外，東華大學與香港科技大學開發紙張般的液晶顯示屏，充分今體現了如今電子產品小型化、輕薄化、柔性化、低成本的創新趨勢。

（圖片來源：Zhang et al）

但是隨著LED、OLED等技術的出現和發展，液晶顯示屏的地位不斷經受挑戰。然而，我們不禁要問：除了顯示屏，未來液晶還會有哪些新應用呢？

創新

近日，盧森堡大學科學家領導的新研究表明，液晶殼未來有望應用於一系列新領域，例如：無人駕駛、防偽技術、新型感測器。

（圖片來源：盧森堡大學）

幾年來，Jan Lagerwall 教授以及他所領導的羅森堡大學物理與材料科學研究所（PHYMS）的團隊一直在研究由液晶製成的微型殼體的機械與光學特性。

近日，他們與信息技術科學家 Gabriele Lenzini 博士、盧森堡大學SnT 跨學科中心教授 Peter Ryan、美國新澤西理工學院的助理教授 Mathew Schwartz 展開多學科合作，並在科學期刊《先進材料（Advanced Materials ）》上發表了一篇論文，描述了這種材料可能具有開創性的未來應用。

技術

液晶殼的尺寸只有零點幾毫米，因此很容易應用到物體表面。它們具有幾個應用於工程方面的特性：它們可以高度選擇性地反射光線，因此可以排列成機器可讀的圖案，例如二維碼，在物體上添加編碼信息。Lagerwall 教授解釋道：「這些圖案可用於指導無人駕駛汽車，或者在工廠中指引機器人搬運工件。對於GPS設備無法起作用的室內應用來說，這個功能將變得特別重要。」

（圖片來源：盧森堡大學）

（圖片來源：盧森堡大學）

這個殼可以製作成只反射特定波長的光線，例如紅外線，這種光線對於人眼不可見。液晶殼會「全方位」地反射光線，也就是說，無論觀看者的位置和視角如何，他們都會看到同樣的圖案。這種圖案甚至還可以通過運動的物體來讀取。

此外，殼通過這樣一種方式製造：當殼接收到特定的外部影響時，例如壓力、熱量或者特殊的化學物質，它們會改變自己的結構。

與計算機一起解釋這些變化，這些殼可以作為感測器使用，例如機器人指尖的壓力感測器，讓目前在機器人工程方面很難實現的觸覺感知變得有可能。另外一項應用是，建築內牆上的消防出口標誌，它只有當溫度超出特定閾值時才會變得可見。這些感測器的一大優點就是，它們可以被動地響應外部影響，無需電力和電池。

最後，液晶殼還可以用於防偽。當這些殼被放到一起時，出現的微圖案是獨一無二的，無法複製。這些不可克隆的圖案可用於製作不可複製的標識，粘貼到貴重的物體上，例如藝術品或者昂貴的藥品。結合加密工具，它們可以創造出一個系統，保證買家或用戶擁有原始產品而不是偽造品。

價值

Lagerwall 教授明確表示，報告中闡述的想法還需要進一步研究。他說：「我們希望這篇文章能夠刺激未來對液晶材料的研究進入符合當前社會發展的新方向。」

關鍵字

液晶、感測器、防偽、無人駕駛

參考資料

【1】https://wwwen.uni.lu/university/news/latest_news/researchers_explore_new_applications_for_smart_material

【2】Mathew Schwartz, Gabriele Lenzini, Yong Geng, Peter B. R?nne, Peter Y. A. Ryan, Jan P. F. Lagerwall. Cholesteric Liquid Crystal Shells as Enabling Material for Information-Rich Design and Architecture. Advanced Materials, 2018; 1707382 DOI: 10.1002/adma.201707382

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！