最新一期《自然》報(bào)告了美國(guó)斯坦福大學(xué)研究人員開(kāi)發(fā)的一種新型合成皮膚，其突破性地可同時(shí)改變質(zhì)地與顏色。該技術(shù)未來(lái)有望應(yīng)用于偽裝、柔性機(jī)器人及先進(jìn)顯示等技術(shù)領(lǐng)域。

皮膚樣品中顏色圖案演變過(guò)程（延時(shí)攝影）。圖片來(lái)源：美國(guó)斯坦福大學(xué)

自然界中，章魚(yú)、烏賊等頭足類動(dòng)物通過(guò)控制皮膚中的色素細(xì)胞和肌肉組織，可在毫秒級(jí)時(shí)間內(nèi)改變體色與紋理，實(shí)現(xiàn)與環(huán)境完美融合。這種生物偽裝機(jī)制，涉及復(fù)雜的神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，而人工材料想要同時(shí)實(shí)現(xiàn)顏色與紋理的獨(dú)立、可逆調(diào)控，一直是道難題。

此前已有研究分別實(shí)現(xiàn)了電致變色或變形材料，但將兩者集成于同一柔性表面并實(shí)現(xiàn)獨(dú)立控制，仍面臨材料兼容性、響應(yīng)速度與耐久性等多重挑戰(zhàn)。

受章魚(yú)等動(dòng)物改變皮膚外觀的啟發(fā)，研究人員此次開(kāi)發(fā)出了可編程薄膜，能實(shí)現(xiàn)紋理與色彩的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換。該材料初始狀態(tài)平整無(wú)紋，遇水膨脹后即顯現(xiàn)圖案與色彩。

利用電子束在薄膜上“刻寫(xiě)”圖案，研究人員添加了產(chǎn)生色彩效果的光學(xué)層。這些變化發(fā)生迅速，多數(shù)色彩轉(zhuǎn)換耗時(shí)不到20秒，且材料進(jìn)行數(shù)百次切換而性能不衰。根據(jù)皮膚接觸液體的面不同，色彩與紋理還能獨(dú)立改變。

研究人員表示，此次成功證明方法的可行性，雖然當(dāng)前每件裝置僅能呈現(xiàn)單一圖案，但未來(lái)版本有望實(shí)現(xiàn)多圖案顯示、電子控制及大規(guī)模生產(chǎn)。

在同時(shí)發(fā)表的新聞與觀點(diǎn)文章中，德國(guó)斯圖加特大學(xué)研究人員指出：“這種對(duì)色彩與紋理的雙重獨(dú)立控制，構(gòu)成了自然界中最精密的偽裝系統(tǒng)之一。”

【總編輯圈點(diǎn)】

這項(xiàng)新研究模仿了章魚(yú)等頭足類動(dòng)物的神奇“換膚”能力，造出了一種能同時(shí)改變表面質(zhì)地和顏色圖案的新型合成皮膚，也就是一種可編程薄膜。它首次在人工材料上實(shí)現(xiàn)了對(duì)顏色和紋理的同步且獨(dú)立控制。這些材料可以用于軍事裝備中的自適應(yīng)偽裝，可以裝在柔性機(jī)器人上，也可用于先進(jìn)顯示技術(shù)，讓山川河流可觸可感。不過(guò)，該技術(shù)還處于早期階段，每塊材料只能顯示單一預(yù)設(shè)圖案，和自然界那些精密的偽裝系統(tǒng)相比還顯得相當(dāng)初級(jí)。

（原標(biāo)題為《新型合成皮膚同時(shí)改變質(zhì)地與顏色，有望用于偽裝、柔性機(jī)器人及先進(jìn)顯示等技術(shù)領(lǐng)域》）