新一期《自然》报告了美国斯坦福大学研究人员开发的一种新型合成皮肤,其突破地可同时改变质地与颜。该技术未来有望应用于伪装、柔机器人及显示等技术领域。
自然界中,章鱼、乌贼等头足类动物通过控制皮肤中的素细胞和肌肉组织,可在毫秒时间内改变体与纹理,实现与环境融合。这种生物伪装机制,涉及复杂的神经调控系统,而人工材料想要同时实现颜与纹理的立、可逆调控,一直是道难题。
此前已有研究分别实现了电致变或变形材料,但将两者集成于同一柔表面并实现立控制,仍面临材料兼容、响应速度与耐久等多重挑战。
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受章鱼等动物改变皮肤外观的启发,研究人员此次开发出了可编程薄膜,能实现纹理与彩的动态转换。该材料初始状态平整无纹,遇水膨胀后即显现图案与彩。
利用电子束在薄膜上“刻写”图案,研究人员添加了产生彩果的光学层。这些变化发生迅速,多数彩转换耗时不到20秒,且材料进行数百次切换而能不衰。根据皮肤接触液体的面不同,彩与纹理还能立改变。
天津市瑞通预应力钢绞线有限公司研究人员表示,此次成功证明方法的可行,虽然当前每件装置仅能呈现单一图案,但未来版本有望实现多图案显示、电子控制及大规模生产。
在同时发表的新闻与观点文章中,德国斯图加特大学研究人员指出:“这种对彩与纹理的双重立控制,构成了自然界中精密的伪装系统之一。”