随着一声光的照射，系统切换物体的颜色和图案：“可编程物质”技术可以使产品设计师轻松制作原型

由柏拉图重新发布

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一种新系统使用紫外线投射到涂有光激活染料的物体上来改变染料的反射特性，从而在几分钟内创建图像。图片由 Michael Wessley、Stefanie Mueller 等提供

摘要：
你最后一次重新粉刷你的车是什么时候？重新设计您的咖啡杯系列？给你的鞋子进行了多彩的整容？

借助轻巧的功能，系统可以切换对象的颜色和图案：“可编程物质”技术可以使产品设计师轻松制作出原型

马萨诸塞州剑桥 | 发表于 6 年 2021 月 XNUMX 日

你可能会回答：从不，从不，从不。您可能会认为这些艰巨的任务不值得付出努力。但是一个新的变色“可编程物质”系统可以用一束光来改变它。

麻省理工学院的研究人员已经开发出一种快速更新物体表面图像的方法。该系统被称为“ChromoUpdate”，将紫外线 (UV) 投影仪与涂有光活化染料的物品配对。投射的光会改变染料的反射特性，在短短几分钟内创造出色彩缤纷的新图像。这一进步可以加速产品开发，使产品设计师能够通过原型制作而不会陷入绘画或印刷的困境。

ChromoUpdate “利用了快速的编程周期——这在以前是不可能的，”该研究的主要作者、麻省理工学院计算机科学和人工智能实验室的博士后 Michael Wessley 说。

该研究将于本月在 ACM 计算系统中的人为因素会议上发表。 Wessely 的合著者包括他的导师 Stefanie Mueller 教授，以及博士后 Yuhua Jin、应届毕业生 Cattalyya Nuengsigkapian '19、MNG '20、访问硕士生 Aleksei Kashapov、博士后 Isabel Qamar 和 Skolkovo 科学研究所的 Dzmitry Tsetserukou 教授和技术。

ChromoUpdate 建立在研究人员之前的可编程物质系统 PhotoChromeleon 之上。这种方法是“第一个表明我们可以拥有高分辨率、多色纹理，我们可以一遍又一遍地重新编程，”韦斯利说。 PhotoChromeleon 使用了一种类似漆的墨水，包括青色、品红色和黄色染料。用户用一层墨水覆盖一个物体，然后可以使用光对其进行重新编程。首先，来自 LED 的紫外线照射在墨水上，使染料完全饱和。接下来，用可见光投影仪选择性地使染料去饱和，使每个像素变为所需的颜色并留下最终图像。 PhotoChromeleon 是创新的，但它是缓慢的。更新图像大约需要 20 分钟。 “我们可以加快这个过程，”韦斯利说。

他们通过 ChromoUpdate 通过微调 UV 饱和过程实现了这一目标。 ChromoUpdate 不是使用均匀照射整个表面的 LED，而是使用可以改变整个表面的光照水平的紫外线投影仪。因此，操作员可以对饱和度进行像素级控制。 “我们可以按照我们想要的确切模式使材料局部饱和，”韦斯利说。这样可以节省时间——设计汽车外观的人可能只是想在原本已完成的设计中添加赛车条纹。 ChromoUpdate 让他们做到这一点，而无需擦除和重新投影整个外观。

这种选择性饱和过程允许设计人员在几秒钟内创建设计的黑白预览，或在几分钟内创建全彩色原型。这意味着他们可以在一次工作中尝试数十种设计，这是以前无法实现的壮举。 “你实际上可以拥有一个物理原型，看看你的设计是否真的有效，”Wessely 说。 “当阳光照射在它上面或投射阴影时，你可以看到它的样子。仅在计算机上执行此操作是不够的。”

这种速度也意味着 ChromoUpdate 可用于提供实时通知，而无需依赖屏幕。 “一个例子是你的咖啡杯，”韦斯利说。 “您将杯子放入我们的投影仪系统并对其进行编程以显示您的每日日程安排。当那天有新的会议到来时，它会直接更新自己，或者它会向你显示天气预报。”

Wessely 希望不断改进这项技术。目前，光活化墨水专门用于光滑、坚硬的表面，如杯子、手机壳或汽车。但研究人员正致力于开发灵活、可编程的纺织品。 “我们正在研究染色织物的方法，并可能使用发光纤维，”Wessely 说。 “所以，我们可以拥有可以自我重新编程的服装——T 恤和鞋子以及所有这些东西。”

研究人员与巴黎的一组纺织品制造商合作，了解如何将 ChomoUpdate 纳入设计过程。

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这项研究部分由福特资助。

由麻省理工学院新闻办公室的丹尼尔·阿克曼（Daniel Ackerman）撰写

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