Ora gli oggetti ora possono cambiare colore come i camaleonti (VIDEO)
La tecnologia PhotoChromeleon del Mit che permette di cambiare colori e motivi degli oggetti all’infinito
[16 Settembre 2019]
La capacità dei camaleonti di cambiare colore hanno meravigliato gli esseri umani fin dai tempi di Aristotele, ma a quanto pare ora potremmo essere in grado di imitarli: lo studio “Photo-Chromeleon: Re-Programmable Multi-Color Textures Using Photochromic Dyes” che verrà o presentato al 32esimo ACM User Interface Software and Technology Symposium (UIST 2019) dell’Association for Computing Machinery (ACM), che si terrà dal 20 al 23 ottobre a New Orleans e che è stato anticipato dal team del Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (Csail) del Massachusetts Institute of Technology (MIT) che lo ha realizzato – illustra un nuovo sistema che utilizza inchiostro camaleontico e riprogrammabile per consentire agli oggetti di cambiare colore quando esposti a raggi ultravioletti (UV) e fonti di luce visibile.
Si tratta del “PhotoChromeleon”, un sistema che utilizza un mix di coloranti fotocromatici che possono essere spruzzati o verniciati sulla superficie di qualsiasi oggetto per cambiarne il colore – un processo completamente reversibile che può essere ripetuto all’infinito. Come sipegano i ricercatori del Csail-MIT, «PhotoChromeleon può essere utilizzato per personalizzare qualsiasi cosa, dalla custodia del telefono a un’auto, o scarpe che necessitano di un aggiornamento. Il colore rimane, anche se utilizzato in ambienti naturali».
Il principale autore del nuovo studio, Yuail Jin, sottolinea che «Questo speciale tipo di colorante potrebbe consentire un’intera miriade di opzioni di personalizzazione che potrebbero migliorare l’efficienza produttiva e ridurre gli sprechi complessivi. Gli utenti possono personalizzare giornalmente le loro cose e il loro aspetto, senza la necessità di acquistare lo stesso oggetto più volte in diversi colori e stili».
PhotoChromeleon si basa sul “ColorMod”, un precedente sistema inventato dallo stesso team, , che utilizza una stampante 3D per fabbricare oggetti che possono cambiare colore ma che presentava alcuni limiti: piccola combinazione di colori e a bassa risoluzione. I ricercatori spigano ancora. «Con ColorMod, ogni pixel su un oggetto doveva essere stampato, quindi la risoluzione di ogni quadratino era alquanto sgranata. Per quanto riguarda i colori, ogni pixel dell’oggetto potrebbe avere solo due stati: trasparente e il suo colore. Quindi, una tintura blu potrebbe passare dal blu al trasparente solo quando attivata, e una tintura gialla potrebbe mostrare solo il giallo. Ma con l’inchiostro di PhotoChromeleon, su può creare qualsiasi cosa, da un motivo zebrato a un paesaggio sconvolgente, a un fuoco di fiamme multicolori, con una vasta gamma di colori».
Il team ha creato l’inchiostro mescolando i coloranti fotocromatici ciano, magenta e giallo (CMY) in un’unica soluzione spray, eliminando la necessità di stampare minuziosamente singoli pixel 3D. Riuscendo a capire come ogni colorante interagisce con diverse lunghezze d’onda, il team è stato in grado di controllare ciascun colore attivando e disattivando i diversi 2canali” con le corrispondenti sorgenti luminose. In particolare, il team Csail-MIT ha utilizzato tre luci diverse con lunghezze d’onda diverse per eliminare separatamente ogni colore primario: «Ad esempio, se si utilizza una luce blu, questa verrà assorbita per lo più dalla tintura gialla e disattivata e rimarrebbero magenta e ciano, dando come risultato un blu. Se si utilizza una luce verde, il magenta la assorbirebbe in gran parte e verrebbe disattivata, quindi rimarrebbero sia il giallo che il ciano, con un conseguente verde».
Il sistema funziona in questo modo: i coloranti fotocromatici in ciano, magenta e giallo, l’insieme standard di pigmenti utilizzati nella stampa, vengono miscelati in una soluzione spray. Si spruzza l’oggetto con l’inchiostro, quindi si posiziona l’oggetto in una scatola con un proiettore e una fonte di luce UV e visibile. La luce satura i colori, passando da trasparente a completamente saturo. Il proiettore fa il contrario. Il colore dell’oggetto è determinato dalla lunghezza d’onda della luce, ad esempio la luce verde viene assorbita dalla tintura magenta, lasciando giallo e ciano, dando come risultato un oggetto verde. Una volta che la luce ha attivato i colori, appare il nuovo motivo. Ma se non si è soddisfatti del risultato basta utilizzare la luce UV per cancellarlo e si può ricominciare da capo. Il team di ricercatori ha anche sviluppato un’interfaccia utente per elaborare automaticamente disegni e modelli, così l’utente può caricare il suo progetto personale e il programma produce la mappatura sull’oggetto prima che la luce metta in funzione questa nuova “magia” tecnologica.
Il Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory ha testato il sistema su un modellino di auto, una custodia per smartphone, una scarpa e un camaleonte giocattolo e dice che «A seconda della forma e dell’orientamento dell’oggetto, il processo ha richiesto da 15 a 40 minuti e tutti i motivi avevano risoluzioni elevate e potevano essere cancellati con successo quando desiderato». Secondo la professoressa Stefanie Mueller del MIT, «Dando agli utenti l’autonomia di personalizzare i loro oggetti, si potrebbero preservare innumerevoli risorse e le opportunità di cambiare in modo creativo i propri beni preferiti sarebbero illimitate».
Isabel Qamar, del Csail-Mit, sottolinea che «Per raggiungere questo obiettivo è stata necessaria una collaborazione multidisciplinare. L’incrocio tra scienza dei materiali, ottica e informatica, nel quale le competenze di tutte e tre le aree devono essere fuse insieme, è stata la sfida più grande».
Warren Jasper, che insegna ingegneria tessile alla North Carolina State University e che non ha partecipato allo studio, ha commentato su Smithsonian Magazine: «La gente gioca da decenni con la tecnologia del cambiamento, spesso per prodotti innovativi, come le tazze da caffè sensibili al calore, con motivi che appaiono quando sono piene di caffè. E’ interessante, è una bella idea, ma affinché diventi commercialmente praticabile, i ricercatori dovranno occuparsi di come evitare che i colori sbiadiscano al sole. E se vogliono ingrandirsi, dovranno anche trovare un’alternativa più ecologica alla lacca attualmente utilizzata per dissolvere i coloranti fotocromatici per renderli spruzzabili. Chi lavora in questa industria generalmente cerca di evitarli».
La Qamar risponde che «Il team sta davvero lavorando per aumentare la stabilità dei coloranti in modo che durino più a lungo con la luce esterna». Naturalmente, i problemi non sono mancati: mentre PhotoChromeleon permette di usare una gamma di colori molto più ampia, nei coloranti fotocromatici non erano rappresentati tutti i colori. Il team del Csail-MIT – composto anche Michael Wessely, Aradhana Adhikari, Katarina Bulovic e Parinya Punpongsanon – spiega ancora: «Ad esempio, non c’era una grande corrispondenza per magenta o ciano, quindi il team ha dovuto valutare il colorante più vicino». Ma i ricercatori pensano che questo sia facilmente migliorabile ed espandibile grazie alla collaborazione con scienziati dei materiali per creare coloranti migliorati». !
Alper Kiziltas, uno specialista di materiali sostenibili ed emergenti della Ford Motor Co. (il Ford Research and Innovation Center Ford ha lavorato con il MIT alla tecnologia ColorMod 3-D), conclude: «Riteniamo che l’integrazione di nuovi inchiostri multi-fotocromatici nei materiali tradizionali possa aggiungere valore ai prodotti Ford, riducendo i costi e i tempi necessari per la fabbricazione di componenti automobilistici. Questo inchiostro potrebbe ridurre il numero di passaggi necessari per produrre un componente multicolore o migliorare la durabilità del colore agli agenti atmosferici o al degrado UV».
E la Qamar conclude: «Immaginatevi un futuro in cui si potranno o cambiare vestiti, scarpe e accessori per capriccio, creare modelli unici sulle nostre auto o persino vivere in case con mobili o pareti riprogrammabili. Addio pittura».