模仿變色龍的原理，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的杜學(xué)敏團(tuán)隊(duì)研制出了能通過(guò)顏色變化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與環(huán)境交互，同時(shí)還能運(yùn)動(dòng)的軟體爬行機(jī)器人。該研究成果近日在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》(Cell)姊妹刊Matter上。
杜學(xué)敏介紹，變色龍之所以能夠改變皮膚顏色源于其身上的結(jié)構(gòu)色。“變色龍的皮膚中存在一個(gè)個(gè)規(guī)整排列的納米顆粒，當(dāng)皮膚舒張或收縮時(shí)，納米顆粒的間距會(huì)發(fā)生改變，進(jìn)而會(huì)改變光的反射效果，最終呈現(xiàn)出肉眼可見(jiàn)的顏色變化，這種由于微納結(jié)構(gòu)與光相互作用產(chǎn)生的顏色就是所謂的結(jié)構(gòu)色。”
受此啟發(fā)，杜學(xué)敏團(tuán)隊(duì)以周期性排布的納米顆粒為模板，注入特殊材料并固化后，獲得具有周期性納米孔洞結(jié)構(gòu)的變色薄膜。“薄膜中填充溶劑蒸汽，一方面能夠使納米孔洞迅速膨脹，從而改變間距。另一方，也能改變材料的折射率，從而實(shí)現(xiàn)顏色的快速改變。”杜學(xué)敏說(shuō)道。
據(jù)介紹，該薄膜在溶劑氛圍中的顏色變化速度可快至0.2秒，并且通過(guò)調(diào)控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時(shí)間長(zhǎng)短，實(shí)現(xiàn)不同的顏色變化。此外，該薄膜還能響應(yīng)不同的溶劑，在乙醇、丙酮、氯仿等溶劑蒸汽中產(chǎn)生相應(yīng)的顏色變化，這種通過(guò)特定化學(xué)或生物分子等刺激實(shí)現(xiàn)變色的技術(shù)，未來(lái)有望應(yīng)用于身體健康檢查及環(huán)境污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)域等。
該研究的另一大突破在于快速變色的同時(shí)，結(jié)合可控變形與可控運(yùn)動(dòng)的材料，實(shí)現(xiàn)了仿變色龍的驅(qū)動(dòng)。杜學(xué)敏介紹說(shuō)，該成果有望在傳感、通訊及機(jī)器人偽裝等方面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。(記者劉傳書)
