模仿變色龍的原理，中國科學(xué)院深圳先進技術(shù)研究院的杜學(xué)敏團隊研制出了能通過顏色變化進而實現(xiàn)與環(huán)境交互，同時還能運動的軟體爬行機器人。該研究成果近日在線發(fā)表于國際頂級學(xué)術(shù)期刊《細胞》(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個規(guī)整排列的納米顆粒，當(dāng)皮膚舒張或收縮時，納米顆粒的間距會發(fā)生改變，進而會改變光的反射效果，最終呈現(xiàn)出肉眼可見的顏色變化，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)敏團隊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，從而實現(xiàn)顏色的快速改變。”杜學(xué)敏說道。

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，并且通過調(diào)控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時間長短，實現(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，這種通過特定化學(xué)或生物分子等刺激實現(xiàn)變色的技術(shù)，未來有望應(yīng)用于身體健康檢查及環(huán)境污染監(jiān)測領(lǐng)域等。

該研究的另一大突破在于快速變色的同時，結(jié)合可控變形與可控運動的材料，實現(xiàn)了仿變色龍的驅(qū)動。杜學(xué)敏介紹說，該成果有望在傳感、通訊及機器人偽裝等方面實現(xiàn)應(yīng)用。