Ученые из Университета Небраски-Линкольна создают искусственную кожу, вдохновленную морскими обитателями — кальмарами, осьминогами и каракатицами. Эти мягкие материалы могут стать основой для роботов нового поколения, гибкой электроники и даже «умных» интерфейсов.

Все дело в хроматофорах — крошечных органах, которые позволяют головоногим менять цвет.

Хроматофоры — это клетки или микроорганы, содержащие пигмент. У головоногих моллюсков они работают как «живые пиксели»: мышцы растягивают мешочек с краской — и кожа меняет цвет. В искусственном варианте вместо мышц могут быть полимеры, реагирующие на температуру или свет.

Исследователи воспроизвели этот механизм, но уже в синтетическом варианте.

Результаты опубликованы в издании Advanced Materials.

Мы работаем с автономными материалами — они могут взаимодействовать с окружающей средой без участия человека, — объясняет Стивен Морин, профессор химии.

Искусственные хроматофоры реагируют на внешние стимулы: температуру, влажность, кислотность.

Их можно накладывать слоями, как «умные» чернила, и программировать под разные задачи.

Например:

• Гибкие дисплеи — вместо жестких экранов, которые бьются и гнутся только в одну сторону.
• Датчики для мягких роботов — чтобы те чувствовали среду, как живые существа.
• Одежда с «живым» камуфляжем — представьте куртку, которая подстраивается под освещение.

Осьминог меняет узоры за секунды — мы хотим повторить это в синтетических материалах, — говорит Морин.

Бреннан Уоттс, аспирант, уточняет:

Мы можем настроить химический состав так, чтобы материал реагировал на конкретные условия. Например, носимый датчик будет одновременно показывать температуру, влажность и состав воздуха — попробуйте сделать это с обычными технологиями.

Такие материалы не заменят классическую электронику, но откроют новые возможности — особенно там, где важна гибкость: в подводной робототехнике, биомедицине, адаптивной одежде.

Главный плюс разработки — универсальность в применении:

• Медицина: повязки, меняющие цвет при инфекции, или импланты, сигнализирующие о воспалении.
• Робототехника: мягкие манипуляторы для работы с хрупкими объектами (например, на производстве микрочипов).
• Экология: датчики, которые «читают» загрязнение воды без батареек — просто за счет химических реакций.

Но самое интересное — энергоэффективность. Обычные дисплеи требуют постоянного питания, а здесь изменения происходят за счет физико-химических процессов, как у живых организмов.

Отметим, что пока это лабораторные образцы. Для массового применения нужно решить следующие проблемы:

• Долговечность — как быстро изнашиваются синтетические хроматофоры?
• Скорость реакции — осьминог меняет цвет за мгновение, а искусственный аналог?
• Масштабирование — легко ли сделать большой «экран» из таких элементов?

Без ответов на эти вопросы технология останется красивым экспериментом.

Ранее ученые создали чувствительную кожу для роботов.