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“智能”薄膜的道路标志让你在夜晚开车更安全

文章来源：贤集网更新时间：2021-09-10 15:52:54

来自中国和美国的工程师描述了微尺度凹面界面 (MCI) 薄膜反射不同颜色光背后的机制。该团队还展示了该技术如何用于各种显示应用，包括适用于自动驾驶汽车的路标。
逆反射膜由聚丙烯酸酯薄层组成，部分嵌入直径为 10 µm 的聚合物微球。工程师使用不同类型光的实验观察和软件模拟来表征 MCI 反射的光谱。通过改变进入单个 MCI“像素”的光的角度，他们创建了可被视觉和红外摄像机看到并被激光雷达传感器检测到的可调彩色显示器。
除了能更好地配合自动驾驶汽车的标志外，由美国纽约州立大学布法罗分校的甘强江领导的工程师表示，薄膜技术还可以用于片上传感器和防伪工具。
MCI 已被用于光学显微镜技术和彩虹色逆向反射带。然而，这些应用程序的开发人员并不了解凹微球如何产生特定颜色背后的物理原理。为了让 Gan 和他的同事创建可调 MCI 薄膜显示器，他们首先需要定义 MCI 着色机制。
在实验表征中，该团队用白光照射 MCI 薄膜，并观察到薄膜对面白板上反射的同心彩虹。然后，研究人员使用基于光纤的光谱仪测量不同角度的反射光谱。他们还测量了由蓝色、绿色、红色和红外光产生的反射光谱。
通过光谱仪数据的数值模拟，工程师们确定着色的关键机制是由嵌入薄膜中的微球的相对边缘射出的光引起的光学干涉。换句话说，进入 MCI 膜的光的角度决定了离开膜的光的颜色。
在定义 MCI 着色机制后，工程师创建了一个概念验证停车标志，以展示该技术如何用于智能反射彩色显示器。
为了为停车标志阵列创建可调像素，该团队将 MCI 结构与介电弹性体致动器 (DEA) 集成在一起。通过改变单个 DEA 的形状，Gan 的团队控制了进入像素的光的角度，从而控制了 MCI 反射光的颜色。由此产生的停车标志在白光和红外光下是逆反射的，并且从不同的角度都可以看到。该团队还能够使用高分辨率激光雷达相机捕获空间信息。
“目前，自动驾驶系统在识别交通标志方面面临许多挑战，尤其是在现实世界的条件下，”甘在与研究同时发布的新闻稿中说。“由我们的材料制成的智能交通标志可以为未来系统提供更多信号，这些系统使用激光雷达和可见模式识别来识别重要的交通标志。这可能有助于提高自动驾驶汽车的交通安全。”

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