Υλικό σαν το δέρμα του χταποδιού ανέπτυξε το Στάνφορντ – Αλλάζει χρώμα και υφή

Ερευνητές του Πανεπιστημίου Stanford ανέπτυξαν ένα πρωτοποριακό συνθετικό υλικό που μπορεί να αλλάζει χρώμα και υφή μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα. Το υλικό μιμείται την ικανότητα  του καμουφλάζ που διαθέτουν τα χταπόδια, αποτελώντας, σύμφωνα με τους ειδικούς, ένα από τα πιο εξελιγμένα συστήματα τεχνητής κάλυψης που υπάρχει στο ζωικό βασίλειο.

Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στις 7 Ιανουαρίου στο περιοδικό Nature, παρουσιάζει το πρώτο υλικό ικανό να ελέγχει ανεξάρτητα και τα δύο οπτικά του χαρακτηριστικά κατά παραγγελία. Ο κύριος συγγραφέας, Siddharth Doshi, υποψήφιος διδάκτορας στην επιστήμη και μηχανική υλικών στο Stanford, εξήγησε ότι η τεχνολογία αναπαράγει βασικά στοιχεία καμουφλάζ που συναντώνται σε χταπόδια, σουπιές και καλαμάρια.

Πώς λειτουργεί το συνθετικό δέρμα

Η ομάδα, υπό την καθοδήγηση των καθηγητών Mark Brongersma και Nicholas Melosh, χρησιμοποίησε το πολυμερές PEDOT:PSS, γνωστό από τη χρήση του σε φωτοβολταϊκά πάνελ και ηλεκτρονικά κυκλώματα. Το υλικό διογκώνεται όταν έρχεται σε επαφή με νερό και συστέλλεται όταν εκτίθεται σε διαλύτες με βάση το αλκοόλ.

Με τη βοήθεια ηλεκτρονικής λιθογραφίας, οι ερευνητές διαμόρφωσαν το πολυμερές σε νανομετρική κλίμακα ώστε να ελέγχουν την απορρόφηση νερού σε διαφορετικές περιοχές. Όταν υγραίνεται, το λεπτό φιλμ μεταμορφώνεται σε λιγότερο από 20 δευτερόλεπτα, αποκαλύπτοντας περίπλοκες υφές και χρώματα που έχουν προγραμματιστεί στην επιφάνειά του. Καθώς στεγνώνει, επανέρχεται στην αρχική του μορφή.

Για να επιτύχουν τα εντυπωσιακά χρωματικά εφέ, οι ερευνητές τοποθέτησαν το πολυμερές μεταξύ λεπτών μεταλλικών στρωμάτων, δημιουργώντας οπτικούς αντηχητές Fabry–Pérot που απομονώνουν συγκεκριμένα μήκη κύματος φωτός. Μεταβάλλοντας τη συγκέντρωση του αλκοόλ στο νερό, μπορούν να παράγουν πολλαπλές χρωματικές καταστάσεις, ελέγχοντας παράλληλα την επιφανειακή υφή.

Εφαρμογές και μελλοντική ανάπτυξη

Η τεχνολογία ανοίγει τον δρόμο για δυναμικά συστήματα καμουφλάζ σε ρομποτικές εφαρμογές, ευέλικτες οθόνες και φορετές συσκευές. «Δεν υπάρχει άλλο σύστημα τόσο μαλακό και διογκώσιμο, το οποίο να μπορεί να σχεδιαστεί σε νανοκλίμακα», δήλωσε ο καθηγητής Melosh.

Η καθηγήτρια Laura Na Liu, από το Πανεπιστήμιο της Στουτγάρδης, σημείωσε ότι ο διπλός έλεγχος χρώματος και υφής καθιστά το σύστημα συγκρίσιμο με τα πιο εξελιγμένα καμουφλάζ της φύσης. Προς το παρόν, η προσαρμογή στα μοτίβα φόντου γίνεται χειροκίνητα, όμως η ερευνητική ομάδα σκοπεύει να ενσωματώσει τεχνητή νοημοσύνη και υπολογιστική όραση, ώστε το υλικό να προσαρμόζεται αυτόματα στο περιβάλλον του σε πραγματικό χρόνο.

Πέρα από το καμουφλάζ, οι επιστήμονες βλέπουν προοπτικές σε καλλιτεχνικές εγκαταστάσεις, κρυπτογράφηση, οθόνες αφής με απτικά μοτίβα και βιομηχανικές εφαρμογές, όπου οι αλλαγές υφής σε νανοκλίμακα μπορούν να επηρεάσουν τις κυτταρικές αποκρίσεις. Το υλικό απέδειξε σταθερή απόδοση ακόμη και μετά από εκατοντάδες κύκλους μετασχηματισμού.