凭借其柔软的肢体、可伸缩的皮肤和色彩缤纷的伪装，章鱼在科学家和工程师中拥有众多崇拜者。例如，软机器人制造商的目标是模仿这些生物滑入狭小空间的能力。伪装专家希望创建类似章鱼用于躲避捕食者的可调颜色表面。
受章鱼变形和变色能力的启发，研究人员现在创造了一种可发出不同颜色的超弹性皮肤。这种电致发光材料可用于软机器人和可穿戴显示器，例如可兼作屏幕的智能袖子。
康奈尔大学的罗伯特·谢泼德 (Robert Shepherd)领导的研究人员开发了这种智能皮肤，其特点是采用聚丙烯酰胺弹性体中的氯化锂水溶液制成的弹性离子水凝胶。这种材料最初由哈佛大学科学家乔治·M·怀特塞兹 (George M. Whitesides) 和隋志刚 (Zhigang Suo) 于 2013 年报道。谢泼德的团队能够将这种水凝胶整合到可以发出不同颜色的工作设备中（科学 2016, DOI:10.1126/science.aac5082）。
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谢泼德的智能皮肤有五层。其核心是硅树脂的电致发光层，由于掺有磷的硫化锌粉末，通电时会发出不同的颜色。少量铜掺杂剂产生的皮肤会发出蓝色或绿色光，而锰则使皮肤呈现黄色。为了产生白光，该团队将这些金属混合在一起。
该核心层位于两层离子水凝胶之间，离子水凝胶充当向核心供电的电极。然后将这三层夹在硅树脂层之间。
谢泼德和合著者克里斯·拉森 (Chris Larson) 说，让亲水性水凝胶与疏水性硅树脂粘合在一起具有挑战性。最终，他们通过使用臭氧裂解硅树脂表面的 Si–O 键，生成表面羟基而获得成功。这种改性表面使各层之间具有良好的粘附性。
谢泼德的团队表明，这种皮肤可以在一个方向上拉伸到其原始长度的六倍。这比其他可拉伸显示器要柔软得多，其他可拉伸显示器只能延伸到其原始尺寸的两倍左右。研究人员还将这种皮肤整合到软机器人中，该机器人会在移动时发光。
“这代表了高弹性显示器和传感器的进步，这些显示器和传感器无疑将在软机器人的应用中发挥作用，”加利福尼亚大学圣地亚哥分校的仿生机器人专家迈克尔·托利 (Michael Tolley)评论道。“我可以想象这种类型的显示器和传感器被用于在服务机器人、娱乐或许多其他应用的背景下构建的人机交互系统。”
目前，为皮肤供电所需的电压很高。因此，谢泼德说，他的团队正在努力使其更薄，以便他们可以使用电池为其供电，而不必插上电源。
本文经化学与工程新闻（©美国化学学会）许可转载。该文章于 2016年3月3日首次发表。