（全媒體記者王納 通訊員嚴(yán)偲偲攝影報(bào)道）變色龍是自然界中一種奇特的動(dòng)物，為了能在復(fù)雜自然環(huán)境中更好地生存，它的皮膚顏色會(huì)隨著周?chē)h(huán)境的變化而改變。模仿變色龍的原理，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院的杜學(xué)敏團(tuán)隊(duì)研制出了能通過(guò)顏色變化進(jìn)而實(shí)現(xiàn)與環(huán)境交互，同時(shí)還能運(yùn)動(dòng)的軟體爬行機(jī)器人。該研究成果7月31日在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊《細(xì)胞》（Cell）姊妹刊《Matter》上。

 

　　受變色龍的啟發(fā)，杜學(xué)敏團(tuán)隊(duì)以周期性排布的納米顆粒為模板，注入特殊材料并固化后，通過(guò)移除納米顆粒模板，進(jìn)而獲得具有周期性納米孔洞結(jié)構(gòu)的變色薄膜。在模仿變色龍的皮膚結(jié)構(gòu)后，溶劑蒸氣刺激是實(shí)現(xiàn)變色的關(guān)鍵要素。“薄膜中填充有溶劑蒸氣后，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(shí)現(xiàn)顏色的快速改變。”杜學(xué)敏說(shuō)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(guò)調(diào)控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時(shí)間長(zhǎng)短，便能實(shí)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、氯仿等溶劑蒸氣中產(chǎn)生相應(yīng)的顏色變化，這種通過(guò)特定化學(xué)或生物分子等刺激實(shí)現(xiàn)變色的技術(shù)，未來(lái)有望應(yīng)用于身體健康監(jiān)查及環(huán)境污染監(jiān)測(cè)領(lǐng)域等。

 

　　該研究的另一大突破在于快速變色的同時(shí)，結(jié)合可控變形與可控運(yùn)動(dòng)的材料，實(shí)現(xiàn)了仿變色龍的驅(qū)動(dòng)。“通過(guò)模仿自然界中蛇和蚯蚓等爬行生物的運(yùn)動(dòng)方式，我們?cè)O(shè)計(jì)出了既能變色又能定向爬行的軟體機(jī)器人，其運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到了0.16 cm/s（一分鐘可以爬行逾6倍自己身長(zhǎng)的距離）。”杜學(xué)敏介紹說(shuō)，該成果有望在傳感、通訊及機(jī)器人偽裝等方面實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。

 

　　對(duì)于該成果的應(yīng)用，杜學(xué)敏目前已將這種材料與特種機(jī)器人結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人與環(huán)境實(shí)時(shí)交互的功能；未來(lái)，他還計(jì)劃將這種材料特性與人形機(jī)器人相結(jié)合，做成機(jī)器人的“皮膚”，賦予機(jī)器人更擬人的情緒表達(dá)。“如果能將變色材料應(yīng)用于服務(wù)機(jī)器人，使它們害羞時(shí)面部緋紅，生氣時(shí)臉色發(fā)青，將極大提升人機(jī)交互的效果。”