Природа веками оттачивала механизмы маскировки, помогая осьминогам и каракатицам мгновенно сливаться с окружающим ландшафтом. Эти существа используют крошечные мышцы, встроенные в кожные покровы, для создания микроскопических бугорков и впадин, которые рассеивают свет определенным образом.
Создан полимер, меняющий цвет и текстуру подобно коже осьминога
Исследователи из Стэнфордского университета разработали уникальный материал, имитирующий кожу головоногих моллюсков. «Искусственная кожа» способна по требованию изменять не только свой цвет, но и физическую текстуру поверхности — от матовой до блестящей, — а затем возвращаться в исходное состояние. Это открывает новые горизонты для технологий маскировки и дизайна.
Новые материалы вдохновлены способностью кожи осьминога менять цвет и текстуру. Alamy
Секрет яркости и изменчивости кожи осьминога кроется в «структурном цвете». В отличие от обычных красок, где цвет создается химическими пигментами, поглощающими часть спектра, здесь визуальный эффект возникает из-за физического взаимодействия света с наноструктурами. Когда расстояние между бугорками на поверхности меняется даже на доли микрона, свет начинает отражаться иначе, создавая переливы или радикальную смену тона. Именно этот сложный физический процесс дифракции и интерференции ученые пытаются реализовать с помощью полимеров.
Группа ученых под руководством Сиддхартха Доши обратилась к свойствам полимера PEDOT:PSS, известного по разработкам солнечных панелей, чтобы воссоздать этот эффект в лаборатории. Выбор этого материала связан с его способностью и набухать при контакте с водой и сжиматься под воздействием спиртов. Используя электронный луч, исследователи создали на подложке зоны с разной степенью поглощения влаги, что позволило формировать управляемый рельеф поверхности. Работа опубликована в журнале Nature.
Разноцветные осьминоги.
При нанесении жидкости материал буквально «оживает», формируя ландшафт из микроскопических выступов, которые меняют оптические свойства поверхности. Чтобы сделать технологию практичной, авторы использовали прозрачную пленку, под которой циркулирует смесь воды и изопропанола. Регулируя концентрацию спирта, можно заставлять полимер сжиматься или расширяться, управляя внешним видом покрытия. Подобный подход позволяет имитировать сложные визуальные эффекты, которые раньше были доступны только живым организмам.
Цифровой рельеф и дисплеи нового типа
Материал меняет окраску, как осьминог.
Несмотря на то, что нынешняя версия системы требует управления с помощью жидкостей, а не электричества, разработчики видят в этом огромный потенциал для создания дисплеев нового типа. В будущем микрофлюидные каналы смогут точечно подавать растворы, превращая поверхности в некое подобие «живой» бумаги.
Сиддхартх Доши отмечает: «Существует возможность переосмыслить дисплеи как устройства, создающие облик путем физического воспроизведения реалистичных текстур в дополнение к отображению цветов».
Такие метаповерхности могут найти применение в архитектуре, производстве потребительских товаров и создании адаптивного камуфляжа. Хотя создание полноценного аналога кожи осьминога остается сложнейшей задачей, этот шаг приближает науку к созданию материалов, способных физически ощущать и копировать окружающую среду.