導(dǎo)讀

近日，盧森堡大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的新研究表明，液晶殼未來有望應(yīng)用于一系列新領(lǐng)域，例如：無人駕駛、防偽技術(shù)、新型傳感器。

背景

1888年，奧地利植物學(xué)者 Reinitzer 發(fā)現(xiàn)了液晶。由此可見，科學(xué)家對于液晶的研究已經(jīng)有超過百年的歷史了。

什么是液晶？簡單說，液晶就是液態(tài)晶體。它是一種介于固態(tài)和液態(tài)之間的，具有規(guī)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?qū)ν饨鐥l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(guī)則旋轉(zhuǎn)90度排列，產(chǎn)生透光度差異，如此在電源開關(guān)作用下產(chǎn)生明暗區(qū)別，以此原理控制每個像素，便可構(gòu)成所需圖像。

一直以來，液晶大規(guī)模實際應(yīng)用的主要領(lǐng)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(lǐng)域的創(chuàng)新成果，一起領(lǐng)略一下液晶顯示技術(shù)的最前沿。例如，日本東北大學(xué)開發(fā)的超級柔性液晶顯示屏，它具有大面積、高分辨率、高穩(wěn)定性等優(yōu)點，可以應(yīng)用于移動信息終端、可穿戴設(shè)備和大型電子標(biāo)牌等場景中。

（圖片來源：日本東北大學(xué)）

此外，東華大學(xué)與香港科技大學(xué)開發(fā)紙張般的液晶顯示屏，充分今體現(xiàn)了如今電子產(chǎn)品小型化、輕薄化、柔性化、低成本的創(chuàng)新趨勢。

（圖片來源：Zhang et al）

但是隨著LED、OLED等技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，液晶顯示屏的地位不斷經(jīng)受挑戰(zhàn)。然而，我們不禁要問：除了顯示屏，未來液晶還會有哪些新應(yīng)用呢？

創(chuàng)新

近日，盧森堡大學(xué)科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的新研究表明，液晶殼未來有望應(yīng)用于一系列新領(lǐng)域，例如：無人駕駛、防偽技術(shù)、新型傳感器。

（圖片來源：盧森堡大學(xué)）

幾年來，Jan Lagerwall 教授以及他所領(lǐng)導(dǎo)的羅森堡大學(xué)物理與材料科學(xué)研究所（PHYMS）的團隊一直在研究由液晶制成的微型殼體的機械與光學(xué)特性。

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

技術(shù)

液晶殼的尺寸只有零點幾毫米，因此很容易應(yīng)用到物體表面。它們具有幾個應(yīng)用于工程方面的特性：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：“這些圖案可用于指導(dǎo)無人駕駛汽車，或者在工廠中指引機器人搬運工件。對于GPS設(shè)備無法起作用的室內(nèi)應(yīng)用來說，這個功能將變得特別重要。”

（圖片來源：盧森堡大學(xué)）

（圖片來源：盧森堡大學(xué)）

這個殼可以制作成只反射特定波長的光線，例如紅外線，這種光線對于人眼不可見。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制造：當(dāng)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(xué)物質(zhì)，它們會改變自己的結(jié)構(gòu)。

與計算機一起解釋這些變化，這些殼可以作為傳感器使用，例如機器人指尖的壓力傳感器，讓目前在機器人工程方面很難實現(xiàn)的觸覺感知變得有可能。另外一項應(yīng)用是，建筑內(nèi)墻上的消防出口標(biāo)志，它只有當(dāng)溫度超出特定閾值時才會變得可見。這些傳感器的一大優(yōu)點就是，它們可以被動地響應(yīng)外部影響，無需電力和電池。

最后，液晶殼還可以用于防偽。當(dāng)這些殼被放到一起時，出現(xiàn)的微圖案是獨一無二的，無法復(fù)制。這些不可克龍的圖案可用于制作不可復(fù)制的標(biāo)識，粘貼到貴重的物體上，例如藝術(shù)品或者昂貴的藥品。結(jié)合加密工具，它們可以創(chuàng)造出一個系統(tǒng)，保證買家或用戶擁有原始產(chǎn)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(dāng)前社會發(fā)展的新方向。”