仿变色龙软体机器人问世 成果近日在线发表于Matter上

时间:2019-08-02 15:12:43       来源:科技日报

模仿变色龙的原理,中国科学院深圳先进技术研究院的杜学敏团队研制出了能通过颜色变化进而实现与环境交互,同时还能运动的软体爬行机器人。该研究成果近日在线发表于国际顶级学术期刊《细胞》(Cell)姊妹刊Matter上。

杜学敏介绍,变色龙之所以能够改变皮肤颜色源于其身上的结构色。“变色龙的皮肤中存在一个个规整排列的纳米颗粒,当皮肤舒张或收缩时,纳米颗粒的间距会发生改变,进而会改变光的反射效果,最终呈现出肉眼可见的颜色变化,这种由于微纳结构与光相互作用产生的颜色就是所谓的结构色。”

受此启发,杜学敏团队以周期性排布的纳米颗粒为模板,注入特殊材料并固化后,获得具有周期性纳米孔洞结构的变色薄膜。“薄膜中填充溶剂蒸汽,一方面能够使纳米孔洞迅速膨胀,从而改变间距。另一方,也能改变材料的折射率,从而实现颜色的快速改变。”杜学敏说道。

据介绍,该薄膜在溶剂氛围中的颜色变化速度可快至0.2秒,并且通过调控薄膜暴露在溶剂蒸气中的时间长短,实现不同的颜色变化。此外,该薄膜还能响应不同的溶剂,在乙醇、丙酮、氯仿等溶剂蒸汽中产生相应的颜色变化,这种通过特定化学或生物分子等刺激实现变色的技术,未来有望应用于身体健康检查及环境污染监测领域等。

该研究的另一大突破在于快速变色的同时,结合可控变形与可控运动的材料,实现了仿变色龙的驱动。杜学敏介绍说,该成果有望在传感、通讯及机器人伪装等方面实现应用。(记者刘传书)