Золото, пластик и немного воды. Ученые из Стэнфорда создали искусственную кожу, которая работает как у осьминога

Кожа осьминога умеет делать то, что инженерам долгое время казалось почти магией: буквально за секунды менять и цвет, и рельеф, сливаясь с фоном не только оттенком, но и фактурой. Теперь у этой «суперспособности» появился рукотворный аналог. Ученые из Стэнфордского университета создали тонкую пленку, которую можно запрограммировать так, чтобы она по-разному проявляла текстуру и цвет, а «переключателем» для изменений стала обычная вода.

Работу описали в статье в журнале Nature. В основе технологии синтетическая пленка, которая способна набухать при контакте с водой. Исследователи научились заранее задавать, как именно она будет деформироваться. Для этого они используют электронный пучок: им «записывают» в материале узоры и области с разной реакцией на влагу. Когда пленку смачивают, часть участков набухает сильнее, часть слабее, и на поверхности проявляется заданный рельеф.

Самое интересное в том, что текстура и цвет в этой системе могут управляться независимо. В сопроводительном материале к публикации исследователи из Университета Штутгарта Бенджамин Ренц и На Лю подчеркнули, что это особенно впечатляющий результат, потому что он повторяет принцип, который наблюдается у осьминогов: там окраска и рельеф регулируются разными «механизмами» и не обязаны меняться одновременно.

Чтобы заставить пленку не только «выпирать» рельефом, но и играть оптикой, команда добавила тонкие слои золота. В одном варианте всего один слой металла превращал микрорельеф в настраиваемый эффект рассеяния света. Золото, которое обычно блестит, начинало выглядеть более матовым и «текстурным» из-за того, как неровная поверхность разбрасывает отражение. Для контроля цвета применили другую конструкцию: полимерную пленку поместили между двумя слоями золота, получилась оптическая полость, которая выборочно отражает свет и тем самым задает видимый оттенок.

Базовым материалом стал проводящий полимер PEDOT:PSS, известный тем, что он может набухать в воде. Его реакцию на влагу как раз и «настраивают» электронным облучением, создавая в пленке нужные рисунки и зоны, где деформация будет идти по разному сценарию.

Авторы видят у разработки несколько направлений применения. В перспективе такие поверхности могут пригодиться мягким роботам, которым нужно менять внешний вид под задачу, а также новым типам дисплеев и фотонных устройств. В сопроводительном тексте к работе также отмечается идея адаптивных фасадов для зданий, которые могли бы изменять отражательную способность в ответ на внешние условия. По сути, это еще один шаг к материалам, которые не просто существуют как пассивная оболочка, а активно «ведут себя», взаимодействуя со светом почти так же выразительно, как это делают живые организмы.