受变色章鱼皮肤启发的电子迷彩斗篷

哈利·波特,你可得瞪大眼睛了

章鱼为了躲避捕食者,拥有一种非常酷的进化适应能力;在几毫秒之内,它们的皮肤就能改变颜色和不透明度,与周围环境融为一体,使它们几乎隐形。

这种伪装技巧是所有头足类动物——包括鱿鱼和墨鱼——共有的特征,但现在人类也加入了变色行动。

来自休斯顿大学和伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员团队创造出了一种人造皮肤,它能感知是否有光照射到其一部分,然后相应地改变颜色。这张“皮肤”可以根据光线照射的位置,选择性地从黑色变成白色。下面的视频展示了这一过程。

该设计 loosely 借鉴了头足类动物的皮肤。头足类动物的皮肤由称为色素细胞的特殊细胞组成。一群肌肉控制着这些色素细胞的大小,改变它们的颜色并产生不同的图案。人们还认为,称为视蛋白的光敏分子帮助头足类动物利用它们的皮肤“看到”光,从而触发它们复杂的适应能力。

详细介绍在《PNAS》杂志上发表的新型人造材料,在某种程度上模仿了这种生物过程。这张“皮肤”的上层由热敏染料组成,在室温下呈黑色,在华氏116度(约46.7摄氏度)时呈无色(类似于色素细胞的变色特性)。第二层由许多反光银色瓦片组成,形成白色背景。第三层包含一个硅电路,负责控制“皮肤”的温度。

第四层也是最后一层包含一个光敏光电探测器阵列,其工作原理类似于头足类动物的视蛋白。这些探测器感知光线何时何地照射,并指示电路在正确的位置加热。这一动作导致上层变成无色,从而使白色背景显现出来。

还有另一个有趣的小细节?这个分层“皮肤”厚度不到200微米,只有人类头发的兩倍大小,而且硅橡胶基底使其非常柔韧。

然而,在伪装方面,头足类动物仍然占有优势。章鱼和鱿鱼可以在瞬间变成各种颜色,而这种新材料只能从黑色变成白色——而且,正如在《PNAS》视频中看到的,它需要一些时间来改变。“这绝不是一种可部署的伪装系统,但它是一个相当不错的起点,”该项目的首席研究员之一John Rogers告诉《国家地理》。(Rogers 还以创造瞬态电子器件而闻名。)

当然,如果 Rogers 和他的团队能够微调系统以适应更多颜色,这种伪装皮肤几乎可以让一个人消失,使其在许多军事应用中非常有用。或者,你知道的,可以用于潜入霍格沃茨。

[PNAS, National Geographic]

 

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洛伦·格鲁什(Loren Grush)是《Popular Science》的助理编辑和科学作家,居住在纽约市。她曾为《纽约时报》、《Nautilus Magazine》、Digital Trends、Fox News 和 ABC News 撰稿。格鲁什是两位 NASA 工程师的女儿,在航天飞机和火箭科学家中长大。她很高兴能圆满完成报道科学发现和技术突破的使命。

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