Nos laboratórios de Stanford, uma equipa de engenheiros e físicos conseguiu dar vida a materiais inspirados num mestre da camuflagem natural: o cefalópode. A sua criação reinventa a forma como uma superfície pode interagir com a luz e o toque.
Este avanço baseia-se na combinação de um polímero flexível e de uma ferramenta de gravação extremamente precisa, permitindo controlar simultaneamente o relevo e a cor de um filme sintético. Estas "peles" artificiais, capazes de metamorfoses rápidas e reversíveis, abrem perspetivas em diversas áreas, como a robótica, as interfaces táteis ou a bioengenharia.
O princípio de uma metamorfose controlada
A chave desta inovação reside num filme polimérico com propriedades surpreendentes: ele incha de forma controlada ao absorver água. Utilizando um feixe de eletrões, os investigadores podem modificar localmente a estrutura molecular deste polímero. Estas zonas assim "tratadas" absorvem menos líquido e, portanto, incham menos. Esta diferença de inchaço entre as zonas, impercetível quando está seco, traduz-se no aparecimento de padrões em relevo de uma finura microscópica assim que o material é humedecido.
O polímero atua como uma tela reativa, onde o artista utiliza não um pincel, mas um feixe de partículas para desenhar em baixo-relevo os padrões que só se revelarão ao contacto com a água.
Ao criar relevos à escala do micrómetro, os cientistas podem fazer variar a forma como a luz é difundida. Uma superfície pode assim refletir a luz de forma direcional ou ter um aspeto mate, dispersando a luz. Esta capacidade é importante para uma camuflagem realista, pois o brilho é frequentemente um fator de traição visual num ambiente natural.
Evolução dos padrões de cor numa amostra de pele fotónica flexível.
Siddharth Doshi Cores sem pigmento e aplicações potenciais
Para gerar cores, os investigadores adicionaram uma dimensão ótica ao sistema. Depuseram finas camadas metálicas de ambos os lados do filme polimérico, criando uma cavidade ressonante. A espessura desta cavidade, que varia com o inchaço do polímero, determina o comprimento de onda da luz que é refletida. Ao controlar com precisão o inchaço de acordo com padrões pré-estabelecidos, uma mesma superfície uniforme pode assim exibir uma paleta de manchas coloridas, sem qualquer corante.
A reversibilidade do processo é assegurada pela utilização de um solvente, como álcool isopropílico, que desidrata o polímero e o devolve ao seu estado plano e inicial em poucos segundos. Esta reversibilidade foi testada em centenas de ciclos sem degradação notável do desempenho, uma robustez encorajadora para aplicações práticas.
As aplicações previstas são múltiplas. No domínio da robótica, tais materiais poderiam permitir que robôs flexíveis se fundissem no seu ambiente ou modificassem a sua aderência a uma superfície. Em bioengenharia, a capacidade de modificar dinamicamente a textura à escala nanométrica oferece pistas para orientar a adesão e o crescimento das células. Por fim, este trabalho abre caminho a ecrãs táteis de um novo género, capazes de gerar botões em relevo ou caracteres em braille sob comando.
Autor do artigo: Cédric DEPOND
Fonte: Nature