科技日報記者 張夢然
最新一期《自然》報告了美國斯坦福大學研究人員開發的一種新型合成皮膚，其突破性地可同時改變質地與顏色。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。
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，可在毫秒級時間內改變體色與紋理，實現與環境完美融合。這種生物偽裝機制，涉及復雜的神經調控系統，而人工材料想要同時實現顏色與紋理的獨立、可逆調控，一直是道難題。
此前已有研究分別實現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。
受章魚等動物改變皮膚外觀的啟發，研究人員此次開發出了可編程薄膜，能實現紋理與色彩的動態轉換。該材料初始狀態平整無紋，遇水膨脹后即顯現圖案與色彩。
利用電子束在薄膜上“刻寫”圖案，研究人員添加了產生色彩效果的光學層。這些變化發生迅速，多數色彩轉換耗時不到20秒，且材料進行數百次切換而性能不衰。根據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單一圖案，但未來版本有望實現多圖案顯示、電子控制及大規模生產。
在同時發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之一。”
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相比還顯得相當初級。
