Ученые-материаловеды разработали материал, который может имитировать маскировочные способности морских моллюсков. Они создали мягкого робота в форме морской звезды, реагирующего на тепло и давление деформацией, движением и изменением цвета. Отрезанные щупальца можно сварить вместе, а материал можно полностью переработать, пишут они в журнале Angewandte Chemie.
Известно, что осьминоги, медузы и морские звезды способны к естественному камуфляжу; то есть они могут быстро менять свои цвета или формы в соответствии с фоном. Исследовательская группа во главе с Куан Ли из Юго-Восточного университета, Китай, создала мягкий материал, который может имитировать такие черты. В качестве основного материала они выбрали жидкокристаллический эластомер, меняющий фазы при разных температурах. При нагревании ориентированные жидкокристаллические молекулы эластомеров теряют упорядоченность, что приводит к усадке материальной части.
Исследователи использовали этот эффект сжатия, чтобы позволить мягкому роботу “ползти”. Для этой цели они отлили полимерный материал в форме морской звезды и добавили чувствительный к инфракрасному излучению краситель на нижнюю сторону одного из щупалец. Этот модифицированный участок сжимался при нагревании под действием фототермического эффекта, возникающего в результате облучения в ближнем инфракрасном диапазоне, и расширялся при охлаждении. Поскольку только одна конечность получила световой стимул, робот–морская звезда медленно двигался по поверхности, подталкиваемый сжимающимся и расширяющимся щупальцем как гусеница.
Мягкий робот-морская звезда способен менять свой цвет. Исследователи интегрировали в материал кросс-линкер — молекулярный краситель, связывающий полимерные нити. Однако используемая здесь динамическая система ковалентного сшивания была легко разрушена. При нагревании и при давлении его молекулярные части отделились, и ранее желтоватая молекула красителя стала красной.
Наконец, робот-морская звезда также продемонстрировал способности к самовосстановлению и даже переработке отходов. Когда исследователи отрезали щупальцу, она легко зажила после того, как части были снова нагреты. То же самое произошло, когда весь робот был разрезан на куски. Снова придав ему форму морской звезды, исследователи восстановили нового мягкого робота с сохраненными свойствами.
Авторы предлагают использовать такие биомиметические мягкие материалы с тепловыми и механохромными свойствами (изменение цвета под воздействием тепла и давления) в биомиметических роботах, датчиках и для искусственного камуфляжа.
