美国斯坦福大学研发出仿章鱼形变材料,实现动态颜色纹理调控
2026-04-02 09:45
来源:斯坦福大学
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美国斯坦福大学的研究团队开发出一种新型形变材料,能够模仿章鱼动态改变颜色和纹理。这项创新可能改进人类和机器人的伪装系统,并应用于柔性显示器和纳米光子学领域。

材料科学与工程博士生西达尔特·多希表示:“纹理对我们体验物体的方式至关重要,既关乎它们的外观,也关乎它们的触感。这些动物可以在接近微米尺度上物理改变自己的身体,现在我们也能在这个尺度上动态控制材料的形貌——以及与之相关的视觉特性。”资深作者尼古拉斯·梅洛什补充道:“没有其他系统能如此柔软、可溶胀,并且能在纳米尺度上图案化。你可以想象各种各样的不同应用。”

研究团队将电子束光刻与水响应性聚合物薄膜结合,通过控制水分吸收实现动态图案变化。多希在实验中意外发现,电子束暴露区域能产生独特的颜色和形貌控制。这种形变材料在干燥时保持平坦,加水后能形成三维结构,如约塞米蒂国家公园酋长岩的微小版本。通过调整溶胀程度,材料可在光泽和哑光表面间切换,并显示复杂彩色图案。

多层薄膜组合允许独立调整颜色和纹理,使材料能融入周围环境。目前匹配背景需手动调节,团队计划引入计算机视觉和人工智能系统实现自动化。多希说:“我们希望能够通过神经网络——基本上是一个基于AI的系统——来控制它,该系统可以比较皮肤及其背景,然后自动调节以实时匹配,无需人为干预。”此外,这种形变材料在机器人抓握、生物工程和艺术创作方面也有潜在应用。梅洛什指出:“软材料在微米距离上的微小性质变化终于成为可能,这将开启各种可能性。”

出版详情:作者:Siddharth Doshi, Nicholas A. Güsken, Gerwin Dijk, Johan Carlström, Jennifer E. Ortiz-Cárdenas, Peter Suzuki, Bohan Li, Polly M. Fordyce, Alberto Salleo, Nicholas A. Melosh, Mark L. Brongersma;标题:《Soft photonic skins with dynamic texture and colour control》;发表于:《Nature》(2026)。

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