Jak opisują pomysłodawcy na łamach "Nature Communications", głowonogi wykazują wszechstronną kontrolę nad swoim wyglądem optycznym, teksturą i kształtem, co pozwala im na adaptacyjny kamuflaż i sygnalizację. Osiągnięcie tak wielowymiarowej dynamicznej kontroli w materiałach syntetycznych pozostaje istotnym wyzwaniem, ale najnowsza próba badaczy Penn State wygląda naprawdę imponująco.
Wielofunkcyjna inteligentna skóra
Kluczową innowacją jest tu metoda drukowania z kodowaniem półtonowym, która zapisuje w hydrożelu instrukcje sterujące zachowaniem poszczególnych obszarów materiału. Co więcej, w przeciwieństwie do tradycyjnych syntetycznych materiałów o stałych właściwościach, inteligentna skóra dynamicznie reaguje na bodźce zewnętrzne, jak zmiana temperatury, działanie rozpuszczalników czy naprężenia mechaniczne.
W prostych słowach, drukujemy instrukcje w materiale. Instrukcje te mówią skórze, jak reagować, gdy coś się zmienia w jej otoczeniu
Znikająca Mona Lisa
Dzięki temu jeden arkusz materiału może pełnić wiele funkcji jednocześnie, działać jak adaptacyjny kamuflaż, szyfrować dane, odszyfrowywać je czy zmieniać kształt. Osiągnięcie takiego poziomu wielofunkcyjności jest trudne przy obecnie stosowanych syntetycznych materiałach, które zwykle projektowane są do jednej konkretnej roli.
Jednym z najbardziej efektownych pokazów możliwości tego rozwiązania jest Mona Lisa zakodowana przez naukowców w hydrożelu. Po potraktowaniu materiału etanolem obraz znika, a po zanurzeniu w lodowatej wodzie lub podgrzaniu ponownie się ujawnia. Ale materiał potrafi wiele więcej, i tak ukryte w nim informacje mogą być odczytywane poprzez mechaniczne odkształcenia materiału, które pozwalają wykryć zakodowane wzory przy użyciu cyfrowej korelacji obrazów.
Takie zachowanie może być wykorzystane do kamuflażu, gdzie powierzchnia wtapia się w otoczenie, albo do szyfrowania informacji, które ujawniają się tylko w określonych warunkach
Zobacz również:
Hydrożel jest niezwykle plastyczny, dlatego płaskie arkusze mogą przekształcać się w skomplikowane bioinspirowane struktury 3D bez potrzeby wielu warstw czy różnorodnych materiałów. W jednym z eksperymentów naukowcy zademonstrowali, jak obrazy wdrukowane w płaskiej folii stają się widoczne dopiero w momencie, gdy materiał przybiera kształt kopuły lub innej trójwymiarowej formy.
Wszystko to sprawia, że metoda może znaleźć zastosowanie w robotyce miękkiej, bezpiecznej komunikacji, urządzeniach biomedycznych i nowoczesnej produkcji, umożliwiając skalowalne wykorzystanie inteligentnych adaptacyjnych materiałów.
