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最新一期《自然》报告了美国斯坦福大学研究人员开发的一种新型合成皮肤，其突破性地可同时改变质地与颜色。该技术未来有望应用于伪装、柔性机器人及先进显示等技术领域。
皮肤样品中颜色图案演变过程的延时摄影。图片来源：斯坦福大学
自然界中，章鱼、乌贼等头足类动物通过控制皮肤中的色素细胞和肌肉组织，可在毫秒级时间内改变体色与纹理，实现与环境完美融合。这种生物伪装机制，涉及复杂的神经调控系统，而人工材料想要同时实现颜色与纹理的独立、可逆调控，一直是道难题。
此前已有研究分别实现了电致变色或变形材料，但将两者集成于同一柔性表面并实现独立控制，仍面临材料兼容性、响应速度与耐久性等多重挑战。
受章鱼等动物改变皮肤外观的启发，研究人员此次开发出了可编程薄膜，能实现纹理与色彩的动态转换。该材料初始状态平整无纹，遇水膨胀后即显现图案与色彩。
利用电子束在薄膜上“刻写”图案，研究人员添加了产生色彩效果的光学层。这些变化发生迅速，多数色彩转换耗时不到20秒，且材料进行数百次切换而性能不衰。根据皮肤接触液体的面不同，色彩与纹理还能独立改变。
研究人员表示，此次成功证明方法的可行性，虽然当前每件装置仅能呈现单一图案，但未来版本有望实现多图案显示、电子控制及大规模生产。
在同时发表的新闻与观点文章中，德国斯图加特大学研究人员指出：“这种对色彩与纹理的双重独立控制，构成了自然界中最精密的伪装系统之一。”
总编辑圈点
这项新研究模仿了章鱼等头足类动物的神奇“换肤”能力，造出了一种能同时改变表面质地和颜色图案的新型合成皮肤，也就是一种可编程薄膜。它首次在人工材料上实现了对颜色和纹理的同步且独立控制。这些材料可以用于军事装备中的自适应伪装，可以装在柔性机器人上，也可用于先进显示技术，让山川河流可触可感。不过，该技术还处于早期阶段，每块材料只能显示单一预设图案，和自然界那些精密的伪装系统相比还显得相当初级。
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