Дослідники з Університету Пенсільванії розробили революційний синтетичний матеріал, натхненний неймовірною здатністю восьминогів змінювати форму. Ця нова «розумна шкіра» може кодувати зображення, які залишаються невидимими, поки вони не піддадуться впливу тепла або змін навколишнього середовища, після чого приховані візерунки вражаюче розкриваються. Технологія, детально описана в Nature Communications, демонструє функціональний «4D» матеріал, здатний до динамічної візуальної трансформації.
Як працює технологія
Команда досягла цього за допомогою спеціального гідрогелю та техніки під назвою напівтоновий друк. Цей процес перетворює зображення у двійкову сітку, подібну до газетного друку, де різна щільність пікселів створює ілюзію світла й тіні. Потім мережа «випалюється» в гідрогель за допомогою ультрафіолетового світла, непомітно змінюючи його внутрішню структуру. У нормальних умовах ці зміни не помітні.
Однак під впливом тепла всередині матеріалу відбувається реакція: закодовані візерунки розширюються або звужуються, створюючи видимий контраст. Це спричиняє появу раніше невидимого зображення, подібно до появи чорнила, невидимого за нормального освітлення. Дослідники також продемонстрували, що зміна навколишнього розчинника може призвести до такого ж ефекту.
Демонстрація концепції: Мона Ліза
Щоб продемонструвати технологію, команда закодувала зображення Мони Лізи Леонардо да Вінчі в градаціях сірого в гідрогель. При кімнатній температурі зображення залишається прихованим. Але при нагріванні контраст збільшується, відкриваючи культовий живопис. Також вони вдало закодували в матеріал літери «PSU», продемонструвавши універсальність.
Це не перший випадок, коли вчені надихалися анатомією восьминога. Інженери з Ратгерського університету створили надрукований на 3D-принтері синтетичний м’яз, який трохи змінює свою форму під дією світла. В інших місцях робототехніки розробили роботів, схожих на восьминогів, з механічними руками та присосками.
Наслідки та майбутні застосування
Можливість застосування цієї технології широка. Хоча матеріал все ще перебуває на ранніх стадіях розробки, він може стати основою для передового адаптивного камуфляжу, що матиме наслідки для військових операцій та інших сфер. Здатність програмувати матеріали так, щоб вони динамічно реагували на навколишнє середовище, є значним прогресом у галузі м’якої робототехніки та матеріалознавства.
Цей прорив підкреслює елегантність природи, демонструючи, як мільйони років еволюції відточили біологічні системи до рівня, який люди тільки починають відтворювати.
Технологія підкреслює постійні зусилля з імітації складності природи та потенціал для створення штучних матеріалів, які можуть реагувати на навколишнє середовище з безпрецедентною витонченістю.
