Naukowcy z Uniwersytetu w Pensylwanii opracowali przełomowy materiał syntetyczny inspirowany niesamowitymi zdolnościami ośmiornic do zmiany kształtu. Ta nowa „inteligentna skóra” może kodować obrazy, które pozostają niewidoczne, dopóki nie zostaną wystawione na działanie ciepła lub zmian środowiskowych, kiedy to ukryte wzory zostaną spektakularnie ujawnione. Technologia opisana szczegółowo w Nature Communications demonstruje funkcjonalny materiał „4D” zdolny do dynamicznej transformacji wizualnej.
Jak działa technologia
Zespół osiągnął to za pomocą specjalistycznego hydrożelu i techniki zwanej drukiem rastrowym. Proces ten przekształca obrazy w siatkę binarną, podobną do drukowania gazet, gdzie różna gęstość pikseli tworzy iluzję światła i cienia. Sieć jest następnie „wypalana” w hydrożelu za pomocą światła ultrafioletowego, subtelnie zmieniając jego wewnętrzną strukturę. W normalnych warunkach zmiany te nie są zauważalne.
Jednakże pod wpływem ciepła w materiale zachodzi reakcja: zakodowane wzory rozszerzają się lub kurczą, tworząc widoczny kontrast. Powoduje to pojawienie się wcześniej niewidocznego obrazu, podobnie jak pojawia się atrament niewidoczny w normalnym świetle. Naukowcy wykazali również, że zmiana otaczającego rozpuszczalnika może dać ten sam efekt.
Demonstracja koncepcji: Mona Lisa
Aby zademonstrować tę technologię, zespół zakodował w hydrożelu obraz Mony Lisy Leonarda da Vinci w skali szarości. W temperaturze pokojowej obraz pozostaje ukryty. Jednak po podgrzaniu kontrast wzrasta, odsłaniając kultowy obraz. Udało im się również zakodować w materiale litery „PSU”, co wykazało wszechstronność.
To nie pierwszy raz, kiedy naukowcy zainspirowali się anatomią ośmiornicy. Inżynierowie z Uniwersytetu Rutgers stworzyli wydrukowany w 3D syntetyczny mięsień, który nieznacznie zmienia swój kształt pod wpływem światła. W innym miejscu robotycy opracowali roboty przypominające ośmiornice z mechanicznymi ramionami i przyssawkami.
Implikacje i przyszłe zastosowania
Potencjalne zastosowania tej technologii są szerokie. Chociaż materiał jest wciąż na wczesnym etapie rozwoju, może stać się podstawą zaawansowanego kamuflażu adaptacyjnego, co będzie miało wpływ na operacje wojskowe i inne obszary. Możliwość programowania materiałów tak, aby dynamicznie reagowały na otoczenie, stanowi znaczący postęp w dziedzinie robotyki miękkiej i inżynierii materiałowej.
Ten przełom podkreśla elegancję natury, pokazując, jak miliony lat ewolucji udoskonaliły systemy biologiczne do poziomu, który ludzie dopiero zaczynają replikować.
Technologia ta podkreśla ciągłe wysiłki mające na celu naśladowanie złożoności natury i potencjał tworzenia sztucznych materiałów, które mogą reagować na otoczenie z niespotykanym dotąd wyrafinowaniem.
