加州大学欧文分校的工程师发明了受章鱼启发的技术，可以欺骗和发出信号

加利福尼亚州尔湾，2024 年 1 月 4 日 — 通过瞬间的肌肉收缩，较大的蓝环章鱼可以改变其皮肤上同名图案的大小和颜色，以达到欺骗、伪装和信号的目的。加州大学欧文分校的研究人员从这一自然奇观中汲取灵感，开发了一个具有类似功能的技术平台，用于军事、医学、机器人和可持续能源等各个领域。

根据其发明者的说法，这项创新使新设备成为可能，将受益于动态可调的荧光和光谱特性、易于制造以及扩展到足以覆盖车辆、广告牌甚至建筑物的区域的潜力。这种受生物启发的创作是最近发表在 《自然通讯》上的一项研究的主题。

Hapalochlaena lunulata 是一种原产于西太平洋和印度洋的章鱼。它使用神经毒素毒液来击晕猎物，并可以通过闪烁的蓝色环来抵御捕食者。这些在生物皮肤上棕色背景上的彩虹色圆圈引起了UCI研究人员的注意。

“我们对蓝环章鱼在隐藏和暴露状态之间快速切换皮肤标记的能力的机制着迷，”资深合著者、UCI化学和生物分子工程教授Alon Gorodetsky说。“在这个项目中，我们努力用我们在实验室合成的独特材料来模仿章鱼的自然能力，结果是一个受章鱼启发的欺骗和信号系统，该系统易于制造，连续运行时可以长时间运行，甚至可以在损坏时自我修复。”

这项创新的结构需要一种薄膜，由皱纹的蓝色环组成，周围环绕着棕色圆圈——很像章鱼上的那些——夹在最上面的透明质子传导电极和下面的丙烯酸膜之间，下面有另一个相同的电极。

研究人员在分子水平上进行了进一步的技术创造，因为他们探索了丙烯的使用，乙烷是由线性稠合苯环组成的有机化合物。根据Gorodetsky的说法，该团队使用的设计壬丙烯类分子（具有九个线性融合环）有助于为该平台提供一些出色的功能。

“对于我们的设备，我们概念化并设计了一种具有独特结构的壬苯类分子，”共同主要作者Preeta Pratakshya说，她最近在UCI化学系获得博士学位。“Acenes是有机烃分子，具有许多有利特性，包括易于合成、可调电子特性和可控的光学特性。”

她补充说：“我们的壬苯类分子在丙烯中是特殊的，因为它们可以在空气中储存多年，并且可以在空气中连续照射一天以上。在如此恶劣的条件下，没有其他膨胀的苯乙烯能表现出这种综合的长期稳定性。

根据Gorodetsky的说法，用于制造彩色蓝色环层的分子类型赋予了这些设备最有利的特性，包括可调节的光谱特性，便于简单的台式制造以及光照下的环境气氛稳定性。

“我们的合著者、波士顿大学电气和计算机工程教授Sahar Sharifzadeh证明，分子的刺激响应特性可以通过计算预测，这为其他伪装技术 的计算机 设计开辟了道路，”Gorodetsky说。

在他们的实验室测试中，其中许多是在UCI的加州电信和信息技术研究所进行的，该团队发现仿生设备可以改变其可见外观超过500次，而几乎没有退化，并且它们还可以在没有用户干预的情况下自主自我修复。

根据Gorodetsky的说法，该发明被证明在电磁波谱的紫外线，可见光和近红外部分具有理想的能力组合。这将使这些设备能够伪装其他物体不被发现或秘密地向观察者发出信号。

Gorodetsky补充道：“我们的壬烯类分子（以及可能的变体）的光物理稳健性和一般可加工性为未来在传统光电系统（如发光二极管和太阳能电池）的背景下研究这些化合物提供了机会。

与Gorodetsky和Pratakshya一起参与这项研究的还有UCI材料科学与工程系的Chengyi Xu，Panyiming Liu，Reina Kurakake和Robert Lopez;UCI化学与生物分子工程系的David Josh Dibble和Anthony Burke;UCI化学系的菲利普·丹尼森（Philip Denison）;以及波士顿大学的 Aliya Mukazhanova 和 Sharifzadeh。海军研究办公室、国防高级研究计划局和美国国家科学基金会提供了资金支持。

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