Członkowie zespołu badawczego określają swój wynalazek mianem miękkiej fotonicznej skóry, która reaguje na wodę poprzez kontrolowane pęcznienie polimeru. W stanie suchym materiał pozostaje całkowicie płaski i neutralny, ale kiedy zostaje zwilżony, jego powierzchnia zmienia się zarówno pod względem topografii, jak i odbicia światła, odsłaniając trójwymiarowe struktury oraz żywe kolory z rozdzielczością mniejszą niż grubość ludzkiego włosa.
Czytaj też: Nawet nie wiesz, jakie cuda można robić z ryżu. Ta cecha sprawia, że powstaje z niego materiał przyszłości
Technologia ta powstała dzięki połączeniu dwóch zasadniczych aspektów. Po pierwsze, inżynierowie wykorzystali technikę litografii wiązką elektronów – powszechnie stosowaną w mikroelektronice – do precyzyjnego modyfikowania zdolności absorpcji powierzchni polimeru. To pozwala programować, które obszary materiału będą pęcznieć bardziej, a które mniej w kontakcie z wodą. Poza tym zastosowanie cienkich warstw metali po obu stronach polimerowej folii tworzy tzw. rezonatory Fabry’ego‑Pérota, które selektywnie odbijają określone długości fali światła, dając efekt zmieniającego się koloru w zależności od stopnia pęcznienia.
Co się dzieje później? Gdy materiał rozszerza się, pojawiają się na nim skomplikowane struktury, które mogą odbijać światło w różny sposób: od wykończenia błyszczącego po matowe. To daje znacznie większy zakres efektów niż tradycyjne ekrany czy folie optyczne. Po usunięciu wody i zastosowaniu odpowiedniego rozpuszczalnika materiał wraca do płaskiego stanu, gotowy na nową transformację.
Badacze mieli okazję nawet stworzyć miniaturową trójwymiarową replikę formacji skalnej z Yosemite, która powstała na powierzchni materiału po jego nawodnieniu. Stanowi to dowód na to, jak precyzyjnie można sterować topografią na poziomie mikroskopowym. Co najważniejsze, za imponującymi możliwościami idą realne zastosowania.
Dynamiczna zmiana tekstury i koloru może znaleźć zastosowanie w adaptacyjnym kamuflażu dla robotów i pojazdów, które mogłyby automatycznie dopasowywać się do otoczenia. W połączeniu z systemami sztucznej inteligencji i kamerami komputerowymi możliwe byłoby stworzenie inteligentnej skóry, która analizuje otoczenie i steruje materiałem tak, by wtopić się wizualnie w tło bez ludzkiej interwencji.
Czytaj też: Rewolucja w analizie materii. Nowy spektrometr otwiera okno na mikroskopijny świat
Poza kamuflażem natura inspiruje także inne technologie. Kontrolowane zmiany powierzchni mogą pomóc regulować tarcie, co mogłoby umożliwić robotom lepsze chwytanie lub ślizganie się po powierzchniach. Poza tym mówi się o wpływaniu na zachowanie komórek w bioinżynierii, co torowałoby drogę do nowych sposobów interakcji materiałów z żywą tkanką.
Źródło: Stanford University, Nature
