模仿變色龍的原理，中國科學院深圳先進技術研究院的杜學敏團隊研制出了能通過顏色變化進而實現與環(huán)境交互，同時還能運動的軟體爬行機器人。該研究成果近日在線發(fā)表于國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）姊妹刊Matter上。
杜學敏介紹，變色龍之所以能夠改變皮膚顏色源于其身上的結構色。“變色龍的皮膚中存在一個個規(guī)整排列的納米顆粒，當皮膚舒張或收縮時，納米顆粒的間距會發(fā)生改變，進而會改變光的反射效果，最終呈現出肉眼可見的顏色變化，這種由于微納結構與光相互作用產生的顏色就是所謂的結構色。”
受此啟發(fā)，杜學敏團隊以周期性排布的納米顆粒為模板，注入特殊材料并固化后，獲得具有周期性納米孔洞結構的變色薄膜。“薄膜中填充溶劑蒸汽，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，從而實現顏色的快速改變。”杜學敏說道。
據介紹，該薄膜在溶劑氛圍中的顏色變化速度可快至0.2秒，并且通過調控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時間長短，實現不同的顏色變化。此外，該薄膜還能響應不同的溶劑，在乙醇、丙酮、氯仿等溶劑蒸汽中產生相應的顏色變化，這種通過特定化學或生物分子等刺激實現變色的技術，未來有望應用于身體健康檢查及環(huán)境污染監(jiān)測領域等。
該研究的另一大突破在于快速變色的同時，結合可控變形與可控運動的材料，實現了仿變色龍的驅動。杜學敏介紹說，該成果有望在傳感、通訊及機器人偽裝等方面實現應用。（記者劉傳書）