Τα χταπόδια και οι σουπιές είναι δεξιοτέχνες στη μεταμφίεση. Πολλά είδη μπορούν να αλλάξουν γρήγορα τόσο το χρώμα όσο και την υφή του δέρματός τους, με μια εκπληκτική ικανότητα την οποία οι επιστήμονες επιδιώκουν εδώ και καιρό να αναπαραγάγουν με συνθετικά υλικά.
Σε μια πρόσφατη δημοσίευση στο Nature , ερευνητές στο Στάνφορντ έκαναν ένα σημαντικό βήμα προς αυτόν τον στόχο με ένα νέο εύκαμπτο υλικό που μπορεί να διογκωθεί σε διαφορετικές υφές και χρώματα μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα, δημιουργώντας μοτίβα σε αναλύσεις λεπτότερες από μια ανθρώπινη τρίχα. Μέχρι πρόσφατα, η τεχνολογία των υλικών είχε επιτύχει αλλαγές χρώματος ή υφής μεμονωμένα, αλλά όχι τον ταυτόχρονο και ανεξάρτητο έλεγχό τους σε ένα μόνο υλικό και μάλιστα με άμεσα ελεγχόμενο και αναστρέψιμο τρόπο.
Οι επιστήμονες του Στάνφορντ πήραν την ιδέα από τη μελέτη των φυσικών μηχανισμών με τους οποίους τα χταπόδια και οι σουπιές αλλάζουν ταχύτατα την εμφάνιση του δέρματός τους για να προσαρμόζονται στα περιβάλλοντά τους και την μετέφεραν σε ένα συνθετικό πολυμερικό φιλμ, χρησιμοποιώντας μια τεχνική δημιουργίας μοτίβων που ονομάζεται λιθογραφία δέσμης ηλεκτρονίων.
Το πολυμερικό φιλμ είναι ένα ηλεκτρο-αγώγιμο πολυμερές γνωστό από εφαρμογές σε ηλιακά κύτταρα και σε εκτυπώσιμη ηλεκτρονική, το οποίο έχει την ιδιότητα να διογκώνεται όταν απορροφά νερό και να συστέλλεται όταν εκτίθεται σε ορισμένους διαλύτες, όπως η ισοπροπυλική αλκοόλη
Με την εφαρμογή ηλεκτρονικής δέσμης εξαιρετικής ακρίβειας πάνω στην επιφάνειά του, οι ερευνητές δημιούργησαν μοτίβα που ρυθμίζουν το πόσο κάθε σημείο θα φουσκώσει, σχηματίζοντας ένα εντυπωσιακά λεπτομερές «τοπίο» μικροσκοπικών προεξοχών και κοιλωμάτων. Όταν η επιφάνεια εκτεθεί σε νερό, αυτά τα μοτίβα αναδεικνύονται και αλλάζουν ριζικά τόσο το πώς φαίνεται όσο και το πώς αντανακλά το φως, με αποτέλεσμα να προκύπτουν διαφορετικές εντυπώσεις ως προς το χρώμα και ως προς την υφή.
Η αλλαγή στην υφή και το χρώμα πραγματοποιείται με εκπληκτική ταχύτητα, συχνά μέσα σε δευτερόλεπτα και μπορεί να ρυθμιστεί τόσο ώστε η επιφάνεια να φαίνεται ματ ή γυαλιστερή, να αναδεικνύονται συγκεκριμένα μοτίβα ή ακόμα να εμφανίζονται συγκεκριμένες χρωματικές αποχρώσεις. Η ομάδα ερευνητών ενσωμάτωσε λεπτές μεταλλικές στρώσεις που λειτουργούν ως «καθρέφτες» φωτός, επιτρέποντας στον φιλμ να παγιδεύει συγκεκριμένα μήκη κύματος και να εμφανίζει επιλεγμένα χρώματα καθώς το πάχος του πολυμερούς μεταβάλλεται.
Αυτό που κάνει την προσέγγιση πραγματικά πρωτοποριακή είναι η ικανότητα ανεξάρτητου ελέγχου τόσο του χρώματος όσο και της υφής, κάτι που αποτελεί σημαντική εξέλιξη σε σχέση με προηγούμενα υλικά που βασίζονταν είτε σε χρωστικές είτε σε στατικά νανοτεχνολογικά μοτίβα για να αποκτήσουν οπτικά εφέ. Επιπλέον, αυτές οι αλλαγές μπορούν να επαναληφθούν εκατοντάδες φορές χωρίς σημαντική φθορά, αν και η πρακτική εφαρμογή ενός τέτοιου συστήματος απαιτεί ακόμη βελτιώσεις στην ακριβή διαχείριση των υγρών που χρησιμοποιούνται για να ενεργοποιήσουν τις μεταβάσεις.
Οι δυνατότητες για το μέλλον είναι ευρύτατες. Από προηγμένα συστήματα καμουφλάζ για ρομπότ ή για ανθρώπινες wearable τεχνολογίες μέχρι ευέλικτες, χρωματικές αλλαγές σε επιφάνειες για το design και την αρχιτεκτονική, η έρευνα ανοίγει τον δρόμο για υλικά που μπορούν να «αντιδρούν» στο περιβάλλον με τρόπους που μοιάζουν να ζωντανεύουν μπροστά στα μάτια μας.
Μερικοί από τους ερευνητές οραματίζονται και τη σύνδεση αυτής της τεχνολογίας με συστήματα τεχνητής νοημοσύνης και υπολογιστικής όρασης, ώστε οι επιφάνειες να προσαρμόζουν τη μορφή και την εμφάνισή τους αυτόματα σε πραγματικό χρόνο, χωρίς ανθρώπινη παρέμβαση.
Σε κάθε περίπτωση, ενώ έχουμε ακόμα δρόμο μέχρι την ενσωμάτωση αυτών των υλικών σε καθημερινές εφαρμογές, αυτή η πρόοδος αποτελεί ένα εντυπωσιακό παράδειγμα του πώς η παρατήρηση της φύσης μπορεί να οδηγήσει σε απτές τεχνολογίες που μέχρι πρόσφατα θεωρούνταν αδύνατες.
