受章鱼启发,科学家打印出可变形的“智能皮肤”,可以隐藏和显示图像

自适应水凝胶材料模仿章鱼伪装并存储隐藏的视觉信息。

来源:ZME科学

半透明的水凝胶薄膜可以通过温度、湿度或机械应变的细微变化来隐藏和揭示达芬奇的《蒙娜丽莎》。

这种错觉是宾夕法尼亚州立大学和合作机构的工程师们的成果,他们受章鱼和其他头足类动物动态伪装的启发,创造了一种可编程的“智能皮肤”。它们的柔软水凝胶材料可以根据环境改变其外观、纹理和形状,按需显示隐藏的图像或编码信息。

半色调编码

“头足类动物使用复杂的肌肉和神经系统来动态控制皮肤的外观和纹理,”宾夕法尼亚州立大学工程师、该研究的高级作者 Hongtao Sun 说。 “受到这些软生物体的启发,我们开发了一种 4D 打印系统,以在合成软材料中捕捉这一想法。”

研究人员转向水凝胶,这是一种富含水的果冻状聚合物,对温度和化学物质有反应。但他们没有使用分层不同的材料或嵌入电子设备,而是使用了借鉴报纸摄影的印刷策略:半色调。

在传统印刷中,微小的黑白点图案会产生连续色调的错觉。在这里,该团队将类似的二进制模式编码到水凝胶的内部结构中。暴露于更多紫外线的区域变得紧密交联和僵硬,而暴露较少的区域则保持更柔软和更多孔。

“简单来说,我们将说明打印到材料中,”Sun 解释道。 “这些指令告诉皮肤当周围发生变化时如何反应。”

当温度或溶剂条件发生变化时,每个微观区域都会通过膨胀、收缩、散射光或硬化来做出不同的反应。这些局部变化共同改变了整个纸张的外观和形状。

可逆、可重复

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