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 來自中國和美國的工程師描述了微尺度凹面界面 (MCI) 薄膜反射不同顏色光背后的機制。該團隊還展示了該技術(shù)如何用于各種顯示應(yīng)用，包括適用于自動駕駛汽車的路標。
逆反射膜由聚丙烯酸酯薄層組成，部分嵌入直徑為 10 µm 的聚合物微球。工程師使用不同類型光的實驗觀察和軟件模擬來表征 MCI 反射的光譜。通過改變進入單個 MCI“像素”的光的角度，他們創(chuàng)建了可被視覺和紅外攝像機看到并被激光雷達傳感器檢測到的可調(diào)彩色顯示器。
除了能更好地配合自動駕駛汽車的標志外，由美國紐約州立大學布法羅分校的甘強江領(lǐng)導的工程師表示，薄膜技術(shù)還可以用于片上傳感器和防偽工具。
MCI 已被用于光學顯微鏡技術(shù)和彩虹色逆向反射帶。然而，這些應(yīng)用程序的開發(fā)人員并不了解凹微球如何產(chǎn)生特定顏色背后的物理原理。為了讓 Gan 和他的同事創(chuàng)建可調(diào) MCI 薄膜顯示器，他們首先需要定義 MCI 著色機制。
在實驗表征中，該團隊用白光照射 MCI 薄膜，并觀察到薄膜對面白板上反射的同心彩虹。然后，研究人員使用基于光纖的光譜儀測量不同角度的反射光譜。他們還測量了由藍色、綠色、紅色和紅外光產(chǎn)生的反射光譜。
通過光譜儀數(shù)據(jù)的數(shù)值模擬，工程師們確定著色的關(guān)鍵機制是由嵌入薄膜中的微球的相對邊緣射出的光引起的光學干涉。換句話說，進入 MCI 膜的光的角度決定了離開膜的光的顏色。
在定義 MCI 著色機制后，工程師創(chuàng)建了一個概念驗證停車標志，以展示該技術(shù)如何用于智能反射彩色顯示器。
為了為停車標志陣列創(chuàng)建可調(diào)像素，該團隊將 MCI 結(jié)構(gòu)與介電彈性體致動器 (DEA) 集成在一起。通過改變單個 DEA 的形狀，Gan 的團隊控制了進入像素的光的角度，從而控制了 MCI 反射光的顏色。由此產(chǎn)生的停車標志在白光和紅外光下是逆反射的，并且從不同的角度都可以看到。該團隊還能夠使用高分辨率激光雷達相機捕獲空間信息。
“目前，自動駕駛系統(tǒng)在識別交通標志方面面臨許多挑戰(zhàn)，尤其是在現(xiàn)實世界的條件下，”甘在與研究同時發(fā)布的新聞稿中說。“由我們的材料制成的智能交通標志可以為未來系統(tǒng)提供更多信號，這些系統(tǒng)使用激光雷達和可見模式識別來識別重要的交通標志。這可能有助于提高自動駕駛汽車的交通安全。”




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