受海洋生物如魷魚和章魚的啟發，內布拉斯加州林肯大學的研究人員正在研發合成皮膚，旨在推動下一代「柔性」機器和設備的發展。
這些材料模仿頭足類動物如何改變顏色和圖案，並有潛力開啟一類新型的可拉伸、反應性技術，能夠在不需要電力或用戶輸入的情況下對周圍環境作出反應。
該技術的核心是模仿色素細胞的結構，這些色素細胞是魷魚、墨魚和章魚皮膚中的充滿色素的囊泡。當小肌肉拉動這些囊泡時，顏色會變得可見，擴散色素並改變動物的外觀。研究團隊的合成版本緊密複製了這一機制，並能作為動態變色的皮膚。
內布拉斯加州林肯大學化學副教授及新研究的首席作者斯蒂芬·莫林表示：「我們正在研究一個新興領域，有時被稱為自主材料。自主材料能夠在沒有用戶輸入的情況下與環境互動、感知和反應。」
這些合成皮膚由微結構的可拉伸材料層組成，能夠對不同的環境刺激作出反應。這些人工色素細胞可以被編程，以對熱、光或其他物理觸發變色，與生物對應物相似。這種無需電子設備或電線的反應能力為柔性機器人技術開闢了廣闊的可能性，靈活性和適應性是其關鍵。
莫林解釋道：「這些合成開發的柔性皮膚模仿了頭足類動物的顏色切換，並導致可拉伸的微結構、刺激反應版本的製造。」
該技術也可應用於人機界面。想像一下可穿戴設備，能夠適應身體並變色以顯示環境信息——無需剛性屏幕或耗電元件。這正是這些材料可能實現的未來。
莫林補充道：「這為柔性機器人和新型人機界面開啟了許多有趣的機會。」
這些變色皮膚最終可能會在特定應用中取代傳統顯示器，尤其是在靈活性或防水性至關重要的情況下。與其依賴 LED 顯示屏或固定元件，柔性材料可以作為實時傳感器或通訊器。
莫林表示：「想像一下魷魚或章魚在快速而動態地創造圖案方面的能力……但在完全合成的結構中。」
研究生布倫南·瓦茨（Brennan Watts）是一名化學四年級博士生，也是該論文的共同作者，他強調了這些材料的可調性。通過調整其化學成分，這些皮膚可以僅對特定環境條件如 pH 值、濕度或溫度作出反應。這種精確性對於創建能夠同時監測多個參數的可穿戴傳感器非常有用。
瓦茨表示：「這些類型的設備非常多功能。我們可以精細調整各個組件的化學成分……並擁有對非常具體的刺激作出反應的材料。」
「可以有一種可穿戴技術，同時報告溫度、pH 值、濕度以及環境中的各種不同參數。用傳統技術來做到這一點，將非常具有挑戰性。」
這些新材料的一大優勢是它們在不同環境中的多功能性，特別是在潮濕或水下環境中，標準電子設備往往無法正常工作。雖然莫林強調柔性材料並不打算完全取代傳統技術，但其獨特的特性使其能在剛性元件無法運行的情況下發揮作用。
莫林指出：「柔性材料技術不會完全取代當前技術，但其化學和環境的多樣性使其能在不同環境中運行，特別是在水相環境中。」
該研究已發表於《Advanced Materials》期刊。
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