研究人员复制了章鱼和乌贼的伪装技巧

包括章鱼、乌贼和墨鱼在内的头足类动物是自然界最熟练的伪装艺术家之一，它们能够在几秒钟内改变皮肤的颜色和质地，融入周围环境——工程师们长期以来一直在努力用合成材料复制这种能力。现在，一组研究人员比以往任何时候都更接近实现这一目标，他们创造了一种柔性材料，可以根据需要，通过远程控制，同时改变其颜色、荧光和质地。

他们的研究结果已发表在杂志上自然通讯麻省理工学院机械工程助理教授赵宣和和杜克大学化学教授斯蒂芬·克雷格领导的团队在一篇论文中写道。

赵说，这种新材料本质上是一层电活性弹性体，可以很容易地适应标准的制造工艺，并使用现成的材料。这可能使其成为一种比其他由单独制造的电子模块组装而成的更经济的动态伪装材料。

虽然它最直接的应用可能是军事，但赵说，同样的基本方法最终可以用于生产大型柔性显示屏和船舶防污涂料。

在最初的概念验证演示中，该材料可以配置为响应纹理和荧光，或纹理和颜色的变化。此外，克雷格说，虽然目前的版本可以产生有限的颜色范围，但没有理由不能增加调色板的范围。

向自然学习

头足类动物通过肌肉来改变皮肤中微小色素囊的形状，从而实现其显著的颜色变化——例如，通过收缩将一个几乎看不见的圆形斑点变成一个清晰可见的宽而扁平的形状。“在放松状态下，它非常小，”赵说，但当肌肉收缩时，“它们把球拉伸成煎饼，并用它来改变颜色。”肌肉收缩也会改变皮肤纹理，例如，从光滑到凹凸不平。”章鱼用这种机制来伪装和发出信号，他补充说，“我们从这种奇妙的生物那里得到了这个想法的灵感。”

这种新的合成材料是弹性体的一种形式，一种柔韧、可拉伸的聚合物。该论文的第一作者、麻省理工学院博士后王启明(音译)说:“随着施加在其上的电压的变化，它会同时改变其荧光和质地——本质上是，在开关的翻转下发生变化。”

赵说:“我们利用了2011年发现的一种物理现象，即施加电压可以动态改变弹性体的表面纹理。”

克雷格补充说:“弹性体的纹理和变形进一步激活了嵌入弹性体中的特殊机械响应分子，这使得弹性体在电压变化时发出荧光或改变颜色。”“一旦释放电压，弹性体和分子就会回到放松状态，就像头足类动物的皮肤肌肉放松一样。”

多种用途的快速变化

虽然部队和车辆经常从一个环境移动到另一个环境，但它们目前仅限于固定的伪装图案，这些图案可能在一个环境中有效，但在另一个环境中却显得很显眼。赵先生建议，使用类似这种新型弹性体的系统，无论是在制服上还是在车辆上，都可以使伪装图案根据周围环境不断变化。

赵说:“美国军方花费数百万美元开发不同种类的伪装图案，但它们都是静态的。”“现代战争要求部队在单一任务中部署在许多不同的环境中。这个系统可以在不同的环境中实现动态伪装。”

赵说，另一个重要的潜在应用是船体防污涂层，因为微生物和藤壶等生物会在船体上积聚，并显著降低船舶推进效率。早期的实验表明，即使是表面纹理的短暂变化，从快速移动所需的光滑表面到粗糙，凹凸不平的纹理，也可以快速去除90%以上的生物污垢。

除了赵、克雷格和王之外，这个团队还包括杜克大学的学生格雷戈里·格罗斯维勒。这项工作得到了美国海军研究办公室、美国陆军研究实验室和陆军研究办公室以及国家科学基金会的支持。

麻省理工学院

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