新研究開發“章魚皮膚”仿生材料 可改變表面紋理

新華社北京1月12日電 美國科研人員從章魚皮膚的擬態能力中得到啓發,研製出能改變表面紋理的新材料,幫助更加逼真地呈現各種外觀。該技術有望用於製造新型顯示器、能改變外觀的可穿戴設備、擅長僞裝的柔性機器人等。

在此前多項研究中,人們通過調整材料微觀結構在納米尺度上對光的作用,實現了對材料顏色的控制。但表面紋理特徵還難以調控,例如亮度、顆粒度等。

章魚等頭足類動物能精細控制嵌在皮膚中的肌肉纖維,調整皮膚表面對光線的散射作用,使原本光滑的皮膚迅速呈現出與岩石等環境相同的表面紋理,結合改變顏色的能力,實現完美隱身。

美國斯坦福大學的研究團隊從中得到啓發,利用一種聚合物材料吸收和釋放水分改變形態的特性,研製出了可分別調整顏色和紋理的“超表面”材料。相關論文已於近日發表在英國《自然》雜誌上。

這種聚合物稱爲PEDOT:PSS,吸水後會膨脹,在接觸異丙醇等液體後會釋放水分並收縮,其形態改變是可逆的。研究人員將聚合物薄膜覆蓋在基底上,用電子束輻照改變不同部位聚合物的吸水性,在表面生成需要的“地形”,精細度可達到微米級別。通過微流控技術,研究人員使聚合物表面接觸不同濃度的異丙醇溶液,就能讓“地形”發生改變,呈現出不同紋理。

與以往方法不同的是,該技術可以動態開啓和關閉紋理,且在改變紋理時不改變顏色,從而實現逼真的動態外觀。由於所用的基板是柔性的,這種薄膜系統可以輕易集成到不同外形尺寸中,用於多種產品。



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