憑藉其柔軟的肢體、可伸縮的皮膚和色彩繽紛的偽裝，章魚在科學家和工程師中擁有眾多崇拜者。例如，軟機器人制造商的目標是模仿這些生物滑入狹小空間的能力。偽裝專家希望建立類似章魚用於躲避捕食者的可調顏色表面。
受章魚變形和變色能力的啟發，研究人員現在創造了一種可發出不同顏色的超彈性皮膚。這種電致發光材料可用於軟機器人和可穿戴顯示器，例如可兼作螢幕的智慧袖子。
康奈爾大學的羅伯特·謝潑德 (Robert Shepherd)領導的研究人員開發了這種智慧皮膚，其特點是採用聚丙烯醯胺彈性體中的氯化鋰水溶液製成的彈性離子水凝膠。這種材料最初由哈佛大學科學家喬治·M·懷特塞茲 (George M. Whitesides) 和隋志剛 (Zhigang Suo) 於 2013 年報道。謝潑德的團隊能夠將這種水凝膠整合到可以發出不同顏色的工作裝置中（科學 2016, DOI:10.1126/science.aac5082）。
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謝潑德的智慧皮膚有五層。其核心是矽樹脂的電致發光層，由於摻有磷的硫化鋅粉末，通電時會發出不同的顏色。少量銅摻雜劑產生的皮膚會發出藍色或綠色光，而錳則使皮膚呈現黃色。為了產生白光，該團隊將這些金屬混合在一起。
該核心層位於兩層離子水凝膠之間，離子水凝膠充當向核心供電的電極。然後將這三層夾在矽樹脂層之間。
謝潑德和合著者克里斯·拉森 (Chris Larson) 說，讓親水性水凝膠與疏水性矽樹脂粘合在一起具有挑戰性。最終，他們透過使用臭氧裂解矽樹脂表面的 Si–O 鍵，生成表面羥基而獲得成功。這種改性表面使各層之間具有良好的粘附性。
謝潑德的團隊表明，這種皮膚可以在一個方向上拉伸到其原始長度的六倍。這比其他可拉伸顯示器要柔軟得多，其他可拉伸顯示器只能延伸到其原始尺寸的兩倍左右。研究人員還將這種皮膚整合到軟機器人中，該機器人會在移動時發光。
“這代表了高彈性顯示器和感測器的進步，這些顯示器和感測器無疑將在軟機器人的應用中發揮作用，”加利福尼亞大學聖地亞哥分校的仿生機器人專家邁克爾·託利 (Michael Tolley)評論道。“我可以想象這種型別的顯示器和感測器被用於在服務機器人、娛樂或許多其他應用的背景下構建的人機互動系統。”
目前，為皮膚供電所需的電壓很高。因此，謝潑德說，他的團隊正在努力使其更薄，以便他們可以使用電池為其供電，而不必插上電源。
本文經化學與工程新聞（©美國化學學會）許可轉載。該文章於 2016年3月3日首次發表。