Искусственные мышцы для камуфляжа: вдохновение кальмаром и рыбкой данио
Исследователи из Бристольского университета создали искусственные мышцы, способные по команде имитировать удивительные способности к камуфляжу таких организмов, как кальмары и рыбки данио.
Учёные продемонстрировали два отдельных механизма трансформации, которые, по их мнению, можно использовать в «умной одежде» для создания камуфляжных эффектов, подобных наблюдаемым в природе.
Мягкие, эластичные искусственные мышцы основаны на специализированных клетках — хроматофорах, которые содержат пигменты и отвечают за способность животных менять окраску.
В исследовании были созданы два типа искусственных хроматофоров:
Механизм кальмара: В клетке кальмара мешок с гранулами пигмента окружён мышцами. При получении сигнала от мозга мышцы сокращаются, заставляя мешок расширяться, что создаёт оптический эффект смены цвета.
- Искусственная имитация: Использованы диэлектрические эластомеры (DEs) — «умные» материалы на основе полимера, которые под действием напряжения в электрической цепи быстро расширяются, а при коротком замыкании возвращаются в исходную форму.
Механизм рыбки данио: В клетках данио находится резервуар с чёрной пигментной жидкостью. При активации жидкость поступает к поверхности кожи и растекается, увеличивая размер тёмных пятен. Этот процесс обычно запускается гормонами.
- Искусственная имитация: Создана система из двух стеклянных предметных стёкол, между которыми находится силиконовый слой. По обе стороны расположены насосы из гибких DEs, соединённые силиконовыми трубками с центральной системой. Один насос подаёт непрозрачный уайт-спирит, другой — смесь чёрных чернил с водой.
Искусственные хроматофоры масштабируемы, адаптируемы и могут быть интегрированы в эластичную искусственную кожу, которая способна растягиваться и деформироваться, сохраняя работоспособность. Это открывает возможности для применения в областях, где традиционные «жёсткие» технологии были бы опасны, например, в «умной одежде», непосредственно контактирующей с человеком.
Исследование опубликовано в журнале Bioinspiration and Biomimetics (IOP Publishing).