可讓機器人隱形的皮膚誕生！靈感源於海洋「偽裝大師」

章魚和墨魚是公認的自然界偽裝大師。眨眼之間，它們就能改變自己的外形，與環境「無縫」融合，甚至能與與周邊的岩石或珊瑚無異。受這些自然界偽裝高手們的啟發，科學家研發了能夠伸展和變形的機器人「迷彩皮膚」，這種皮膚能夠通過程序控制變化為任意形狀。

在與頭足綱生物學研究者進行密切合作後，康奈爾大學的工程師設計了能夠被程序控制實現伸縮的人造偽裝結構。通過預設顏色和紋理進行偽裝，這層可變形3D硅膠皮膚可以讓機器人與周圍環境融為一體。研究結果發表在近期的《科學》雜誌上。

這種動態偽裝技術允許柔軟可伸縮的材料從平面 2D 轉化為目標 3D 形狀，具有廣泛的應用價值,比如，可以被用來實現在 2D 形態下反射陽光，並在 3D 形態下吸收，從而調節溫度。

此外，這種技術對於項目資助方——美國軍隊研究室（Army Research Office）也是極具吸引力的。未來，這種偽裝皮膚可以用來隱藏機器人甚至幫助士兵偽裝。

在大自然中，頭足綱動物偽裝技術的秘密在於其表皮的大量三維塊狀突起（papillae）。在五分之一秒之內，這些突起就能突出或縮回，從而迅速將皮膚表面變的與周圍環境 （如海藻或珊瑚）一致，而且整個過程是可逆的。

這些軟體動物進化出此種本領的目的是正是為了防衛。它們柔軟的身體沒有骨骼，因此可以躲到小的縫隙、岩石、甚至是海底的瓶子等容器中，它們還可以通過噴水實現反方向的快速移動和逃跑。但是，這些動物最終還是選擇重點發展偽裝技能，因為這能讓自己在捕食者眼中變得「低調」可比馬上逃跑要划算。

據頭足綱生物學家 Roger Hanlon 介紹，軟體動物身上的這種突起（即「肌肉性靜水骨骼」）能夠執行動作，而且還是一種只有肌肉不含骨骼的生物結構。人類的舌頭也是這種肌肉性靜水骨骼。

圖丨通過控制充氣薄膜變為石頭的外形

「許多動物都有這種突起，但是他們不能像章魚和墨魚的突起那樣迅速伸縮」，頭足綱動態偽裝研究專家 Hanlon 表示，「它們是無殼軟體動物，主要防禦方式就是可變型的皮膚……這種突起系統的自由度非常高。在歐洲的普通烏賊身上，至少有九個突起系統獨立地被大腦控制。每個突起系統都能在從二維平面連貫地變為圓錐或三角等許多形狀。最終效果形狀由靜水骨骼中的肌肉來決定」。

在辨識了頭足綱動物突起系統的結構、功能以及生物力學特性後，康奈爾大學的工程師研發了可變形 3D 硅膠皮膚。

為了儘可能讓人造組織與動物的相似，研究人員在皮膚中放置了可模擬肌肉活動的纖維網。

另外，計算機演算法使用激光來檢測結構的 3D 圖案變化，從而保證最終的皮膚圖形能夠達到預設目標。據研究人員所述，在此過程中，硅膠只是被用來充氣膨脹，將皮膚變形為岩石或多肉植物的形狀。

「理論上，這個過程可以非常非常快——達到毫秒級」 研究的共同作者 James Pikul 表示。

這也不是人們對人造動態偽裝的初次試水技術了。在 2014 年，中國研究者研發了一個由 4 層組成的纖薄變形材料，能夠實現與環境匹配的變形。

但需要預設圖案是其限制之處，這也是研究人員下一個改進目標。

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