新研究开发“章鱼皮肤” 可改变表面纹理

2026-01-13

美国斯坦福大学的研究人员从章鱼皮肤的拟态能力中得到启发,研制出能改变表面纹理的新材料,帮助更加逼真地呈现各种外观,有望可用于制造新型显示器、能改变外观的可穿戴设备、擅长伪装的柔性机器人等。

在此前多项研究中,人们通过调整材料微观结构在纳米尺度上对光的作用,实现了对材料颜色的控制。但表面纹理特征还难以调控,例如亮度、颗粒度等。

章鱼等头足类动物能精细控制嵌在皮肤中的肌肉纤维,调整皮肤表面对光线的散射作用,使原本光滑的皮肤迅速呈现出与岩石等环境相同的表面纹理,结合改变颜色的能力,实现完美隐身。

研究人员从中得到启发,利用一种聚合物材料吸收和释放水分改变形态的特性,研制出了可分别调整颜色和纹理的“超表面”材料。相关论文近日发表于英国《自然》杂志。

这种聚合物称为PEDOT:PSS,吸水后会膨胀,在接触异丙醇等液体后会释放水分并收缩,形态改变可逆。研究人员将聚合物薄膜覆盖在基底上,用电子束辐照改变不同部位聚合物的吸水性,在表面生成需要的“地形”,精细度可达到微米级别。通过微流控技术,研究人员使聚合物表面接触不同浓度的异丙醇溶液,就能让“地形”发生改变,呈现出不同纹理。

与以往方法不同,该技术可以动态开启和关闭纹理,且在改变纹理时不改变颜色,实现逼真的动态外观。因所用基板是柔性的,这种薄膜系统可轻易集成到不同外形尺寸中,用于多种产品。