Ученые создали «умную синтетическую кожу» для адаптивных технологий и робототехники

Команда исследователей из Университета штата Пенсильвания представила инновационный материал, который может быть охарактеризован как многофункциональная «умная синтетическая кожа». Этот адаптивный гидрогель, обладающий уникальными свойствами, способен выполнять разнообразные функции, такие как отображение или скрытие информации, а также обеспечивать адаптивный камуфляж и поддержку для мягких роботов. Изменения в его характеристиках — включая внешний вид, текстуру, форму и механические свойства — происходят под влиянием внешних факторов, таких как температура, физическое давление или химические вещества. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Концепция разработки была вдохновлена способностями головоногих моллюсков, в частности осьминогов, которые могут быстро адаптировать свою кожу. Для создания этого материала ученые применили метод 4D-печати, который использует кодирование полутонов для преобразования визуальных данных в двоичный код, интегрируемый в структуру гидрогеля. Как отметил руководитель проекта, Хунтао Сунь, «инструкции» печатаются прямо в материале, что позволяет ему реагировать на изменения окружающей среды.

Одним из ярких примеров работы нового материала является способность скрывать и показывать визуальные изображения. Ученые закодировали в гидрогелевую пленку изображение «Моны Лизы», которая становилась невидимой при обработке этанолом и проявлялась при воздействии холодной или горячей воды. Более того, этот материал может преобразовываться из плоской формы в сложные трехмерные структуры с детализированной текстурой, без необходимости использования многослойных конструкций или различных материалов. Все трансформации контролируются цифровыми полутоновыми паттернами, нанесенными на поверхность.

Исследователи уверены, что их работа имеет широкий потенциал применения в различных областях, включая системы, реагирующие на внешние стимулы, биомиметическую инженерию, современные технологии шифрования и медицинские устройства. Это открытие представляет собой важный шаг в материаловедении, приближая нас к созданию по-настоящему адаптивных и «живых» поверхностей, которые могли бы взаимодействовать с окружающей средой, подобно живым организмам.

Читайте также: