En los laboratorios de Stanford, un equipo de ingenieros y físicos ha logrado dar vida a materiales inspirados en un maestro del camuflaje natural: el cefalópodo. Su creación reinventa la manera en que una superficie puede interactuar con la luz y el tacto.
Este avance se basa en la combinación de un polímero flexible y una herramienta de grabado extremadamente precisa, que permite controlar simultáneamente el relieve y el color de una película sintética. Estas "pieles" artificiales, capaces de metamorfosis rápidas y reversibles, abren perspectivas en diversos campos como la robótica, las interfaces táctiles, o incluso la bioingeniería.
Piel de pulpo en primer plano.
Imagen Wikimedia El principio de una metamorfosis controlada
La clave de esta innovación reside en una película de polímero con propiedades asombrosas: se hincha de manera controlada al absorber agua. Utilizando un haz de electrones, los investigadores pueden modificar localmente la estructura molecular de este polímero. Estas zonas así "tratadas" absorben entonces menos líquido y, por tanto, se hinchan menos. Esta diferencia de hinchazón entre las zonas, imperceptible cuando está seco, se traduce en la aparición de patrones en relieve de una finura microscópica tan pronto como el material se humedece.
El polímero actúa como un lienzo reactivo, donde el artista utiliza no un pincel, sino un haz de partículas para dibujar en hueco los patrones que solo se revelarán al contacto con el agua.
Al crear relieves a escala de micrómetro, los científicos pueden variar la manera en que la luz se difunde. Una superficie puede así reflejar la luz de manera direccional, o bien tener un aspecto mate, dispersando la luz. Esta capacidad es importante para un camuflaje realista, porque el brillo es a menudo un factor de traición visual en un entorno natural.
Evolución de los patrones de color en una muestra de piel fotónica flexible.
Siddharth Doshi Colores sin pigmento y aplicaciones potenciales
Para generar colores, los investigadores añadieron una dimensión óptica al sistema. Depositaron finas capas metálicas a ambos lados de la película de polímero, creando una cavidad resonante. El grosor de esta cavidad, que varía con la hinchazón del polímero, determina la longitud de onda de la luz que se refleja. Al controlar precisamente la hinchazón según patrones preestablecidos, una misma superficie lisa puede así mostrar una paleta de manchas de colores, sin ningún colorante.
La reversibilidad del proceso está asegurada por el uso de un solvente, como el alcohol isopropílico, que deshidrata el polímero y lo devuelve a su estado plano e inicial en unos segundos. Esta reversibilidad ha sido probada en cientos de ciclos sin degradación notable del rendimiento, una robustez alentadora para aplicaciones prácticas.
Las aplicaciones previstas son múltiples. En el campo de la robótica, tales materiales podrían permitir que robots blandos se fundan en su entorno o modifiquen su adherencia sobre una superficie. En bioingeniería, la capacidad de modificar dinámicamente la textura a escala nanométrica ofrece pistas para guiar la adhesión y el crecimiento de las células. Finalmente, este trabajo abre el camino a pantallas táctiles de un nuevo género, capaces de generar botones en relieve o caracteres en braille a demanda.
Autor del artículo: Cédric DEPOND
Fuente: Nature