最新一期《自然》報告了美國斯坦福大學研究人員開發(fā)的一種新型合成皮膚，其突破性地可同時改變質(zhì)地與顏色。該技術未來有望應用于偽裝、柔性機器人及先進顯示等技術領域。

皮膚樣品中顏色圖案演變過程（延時攝影）。圖片來源：美國斯坦福大學

自然界中，章魚、烏賊等頭足類動物通過控制皮膚中的色素細胞和肌肉組織，可在毫秒級時間內(nèi)改變體色與紋理，實現(xiàn)與環(huán)境完美融合。這種生物偽裝機制，涉及復雜的神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)，而人工材料想要同時實現(xiàn)顏色與紋理的獨立、可逆調(diào)控，一直是道難題。

此前已有研究分別實現(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現(xiàn)獨立控制，仍面臨材料兼容性、響應速度與耐久性等多重挑戰(zhàn)。

受章魚等動物改變皮膚外觀的啟發(fā)，研究人員此次開發(fā)出了可編程薄膜，能實現(xiàn)紋理與色彩的動態(tài)轉換。該材料初始狀態(tài)平整無紋，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”圖案，研究人員添加了產(chǎn)生色彩效果的光學層。這些變化發(fā)生迅速，多數(shù)色彩轉換耗時不到20秒，且材料進行數(shù)百次切換而性能不衰。根據(jù)皮膚接觸液體的面不同，色彩與紋理還能獨立改變。

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

在同時發(fā)表的新聞與觀點文章中，德國斯圖加特大學研究人員指出：“這種對色彩與紋理的雙重獨立控制，構成了自然界中最精密的偽裝系統(tǒng)之一?！?/p>

【總編輯圈點】

這項新研究模仿了章魚等頭足類動物的神奇“換膚”能力，造出了一種能同時改變表面質(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現(xiàn)了對顏色和紋理的同步且獨立控制。這些材料可以用于軍事裝備中的自適應偽裝，可以裝在柔性機器人上，也可用于先進顯示技術，讓山川河流可觸可感。不過，該技術還處于早期階段，每塊材料只能顯示單一預設圖案，和自然界那些精密的偽裝系統(tǒng)相比還顯得相當初級。

（原標題為《新型合成皮膚同時改變質(zhì)地與顏色，有望用于偽裝、柔性機器人及先進顯示等技術領域》）