Ученые создали умный синтетический материал, вдохновленный кожей осьминога

Исследователи из Университета штата Пенсильвания разработали новую технику производства, позволяющую создавать многофункциональную «умную синтетическую кожу». Этот адаптивный материал, сделанный на основе гидрогеля, можно запрограммировать на выполнение различных задач, включая сокрытие или отображение информации, адаптивный камуфляж и поддержку мягких роботизированных систем.

Материал меняет свои свойства — внешний вид, механическое поведение, текстуру поверхности и форму — под воздействием внешних триггеров, таких как тепло, растворители или физическое напряжение. Работа опубликована в журнале Nature Communications.

Вдохновением послужили головоногие моллюски, такие как осьминоги, способные быстро менять внешний вид и текстуру своей кожи. Для создания материала ученые использовали метод 4D-печати с кодированием полутонами, который преобразует данные изображения или текстуры в двоичный код и встраивает эту информацию непосредственно в структуру гидрогеля.

«Проще говоря, мы печатаем инструкции в материале, — пояснил руководитель проекта Хунтао Сунь. — Эти инструкции говорят коже, как реагировать, когда что-то меняется вокруг».

Одной из впечатляющих демонстраций стала способность материала скрывать и показывать визуальную информацию. Команда закодировала в гидрогелевую пленку изображение «Моны Лизы». При промывании этанолом пленка становилась прозрачной, а скрытое изображение проявлялось при помещении в ледяную воду или при нагревании.

Кроме того, материал может трансформироваться из плоского листа в сложные трехмерные формы с детальной текстурой поверхности, и для этого не требуются многослойные структуры или разные вещества. Все изменения контролируются напечатанными цифровыми полутоновыми паттернами в пределах одного листа.

Исследователи видят потенциал своей разработки в областях стимул-реагирующих систем, биомиметической инженерии, передовых технологий шифрования и биомедицинских устройств.

ИИ: Это значительный шаг в материаловедении, который приближает нас к созданию по-настоящему адаптивных и «живых» поверхностей, способных взаимодействовать с окружающей средой, как это делают живые организмы.