像章鱼一样变色的“人造皮肤”

源济

像章鱼一样变色的“人造皮肤”

原创 Nature Portfolio 自然系列

2026年4月20日 23:49

原文作者：Davide Castelvecchi

一种能像头足类一样改变外观的的材料，未来或可应用于机器人或显示技术领域。

这种新材料受到了章鱼皮肤变色变形特征的启发。来源：Ethan Daniels/Alamy

研究者发明了首个不仅能变色，还能改变表面纹理的材料，其灵感来自章鱼如何调节皮肤来融入自己栖息的岩石。这一人工“皮肤”能从哑光切换成反光，还有多种其他效果，随后恢复初始状态。这些成果发表于《自然》。

多种尺寸的凹凸纹理（从亚微米级可见光波长到毫米级）会影响物体表面散射光的方式。这使材料会呈现不同光泽，或从不同角度观察时呈现不同颜色。章鱼、乌贼等软体动物使用嵌入皮肤的肌肉来产生此类效果，用于伪装或交流。

斯坦福大学的材料科学家Siddharth Doshi和同事利用一种聚合物PEDOT:PSS制造了他们称为“变化表面（metasurfaces）”的材料，PEDOT:PSS也被用于制作太阳能板和可打印的电子器件。他们选择这种材料是因为它遇水膨胀但可逆：它暴露于其他液体如酒精时会释放水分并收缩。

为创造纹理可控的材料，研究者把一层聚合物涂在基底上，用电子束制造出能够吸收不同水量的区域，从而在表面形成凸起的“景观”。结果是图案打湿时会急速改变模样。实际应用中，表面可以覆盖透明薄膜来控制水流，或者让水和不同浓度的异丙醇混合。“只用酒精就能把水挤出来。” Doshi说。

独特应用

这一成果“相当独特”，为开发能按需改变外观、呈现前所未有形态的消费品或建筑开辟了道路，法国Aquitaine光学研究所的纳米光子学研究员Philippe Lalanne说。

美国中佛罗里达大学的物理学家Debashis Chanda的团队已经研发出了受蝴蝶翅膀启发的“结构色”涂料[2]，他指出，需要用液体（而非电力等方法）控制材料质地是一个“很大的局限”。

但Doshi说，在未来应用中，设备可以通过微流体通道阵列在小尺度上控制流体，制造出类似于阅读器的“电纸书”一样的东西。“这是重新思考显示器的机会，不仅能展示色彩，更能物理展现逼真纹理来创造视觉效果。”他说。这一技术甚至能让设备实现伪装功能，他补充说。

要用真正的人工皮肤模仿头足目和蜥蜴，还需要可以拉伸、弯折，并整合其他特征如传感，这是人们持续追求了数十年并将继续探索的领域，Chanda说。“人类能到达火星、在研究量子计算机，但以现有所有的技术，都造不出变色龙。”

参考文献：

1. Doshi, S. et al. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-025-09948-2 (2026).

2. Biswas, A. et al. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 122, e2520990122 (2025).

原文以Octopus-inspired ‘synthetic skin’ changes colour and texture on demand标题发表在2026年1月7日《自然》的新闻版块上

©nature

Doi：10.1038/d41586-026-00052-7