Oamenii de știință creează piele sintetică inteligentă care poate ascunde imagini și își poate schimba forma.
Acest material unic, moale, poate combina camuflaj, criptare și transformare a formei, toate simultan.
**Data:** 6 februarie 2026 **Sursa:** Penn State **Rezumat:** Inspirați de pielea cameleonică a caracatițelor, cercetătorii de la Penn State au dezvoltat un hidrogel inteligent care își poate schimba aspectul, textura și forma la comandă. Materialul este programat folosind o tehnică specială de imprimare care încorporează instrucțiuni digitale direct în piele. Imaginile și informațiile pot rămâne invizibile până când sunt declanșate de căldură, lichide sau întindere.
Echipa a folosit noua lor metodă de imprimare pentru a codifica o fotografie a Mona Lisei pe materialul lor "piele inteligentă" (stânga). Fotografia, care inițial poate părea ascunsă în material, poate fi dezvăluită prin întindere, expunere la căldură, expunere la lichid sau prin ajustarea materialului dintr-o formă 2D într-o formă 3D (dreapta). Credit: Hongtao Sun
Materialele sintetice sunt utilizate pe scară largă în știință, inginerie și industrie, dar majoritatea sunt concepute pentru a efectua doar o gamă restrânsă de sarcini. O echipă de cercetare de la Penn State și-a propus să schimbe acest lucru. Condusă de Hongtao Sun, profesor asistent de inginerie industrială și de producție (IME), grupul a dezvoltat o nouă tehnică de fabricație care poate produce "piele sintetică inteligentă" multifuncțională. Aceste materiale adaptabile pot fi programate pentru a efectua o gamă largă de sarcini, inclusiv ascunderea sau dezvăluirea informațiilor, permiterea camuflajului adaptiv și susținerea sistemelor robotice moi.
Folosind această nouă abordare, cercetătorii au creat o piele inteligentă programabilă, realizată din hidrogel, un material moale, bogat în apă. Spre deosebire de materialele sintetice convenționale cu comportamente fixe, această piele inteligentă poate fi reglată pentru a răspunde în mai multe moduri. Aspectul său, comportamentul mecanic, textura suprafeței și capacitatea de a schimba forma pot fi toate ajustate atunci când materialul este expus la stimuli externi, cum ar fi căldura, solvenții sau stresul fizic.
Descoperirile au fost publicate în *Nature Communications*, unde studiul a fost, de asemenea, selectat pentru *Editors' Highlights*.
**Inspirație din pielea caracatiței și sistemele vii**
Sun, investigatorul principal al proiectului, a declarat că conceptul a fost inspirat de cefalopode, cum ar fi caracatițele, care pot schimba rapid aspectul și textura pielii lor. Aceste animale folosesc astfel de schimbări pentru a se amesteca în mediul lor sau pentru a comunica între ele.
"Cefalopodele folosesc un sistem complex de mușchi și nervi pentru a prezenta un control dinamic asupra aspectului și texturii pielii lor", a spus Sun. "Inspirați de aceste organisme moi, am dezvoltat un sistem de imprimare 4D pentru a surprinde această idee într-un material sintetic, moale."
Sun deține, de asemenea, afilieri în inginerie biomedicală, știința și ingineria materialelor și Institutul de Cercetare a Materialelor de la Penn State. El a descris procesul ca fiind imprimare 4D, deoarece obiectele imprimate nu sunt statice. În schimb, ele se pot schimba activ ca răspuns la condițiile de mediu.
**Imprimarea instrucțiunilor digitale în material**
Pentru a atinge această adaptabilitate, echipa a folosit o metodă numită imprimare codificată în tonuri de gri. Această tehnică convertește datele de imagine sau textură în zerouri și unu binar și încorporează acea informație direct în material. Abordarea este similară cu modul în care modelele de puncte sunt utilizate în ziare sau fotografii pentru a crea imagini. Prin codificarea acestor modele digitale în hidrogel, cercetătorii pot programa modul în care pielea inteligentă reacționează la diferiți stimuli.
Modelele imprimate determină modul în care răspund diferite regiuni ale materialului. Unele zone se pot umfla, micșora sau înmuia mai mult decât altele atunci când sunt expuse la schimbări de temperatură, lichide sau forțe mecanice. Prin proiectarea atentă a acestor modele, echipa poate controla comportamentul general al materialului.
"În termeni simpli, imprimăm instrucțiuni în material", a explicat Sun. "Acele instrucțiuni spun pielii cum să reacționeze atunci când ceva se schimbă în jurul ei."
**Ascunderea și dezvăluirea imaginilor la cerere**
Una dintre cele mai atrăgătoare demonstrații a implicat capacitatea materialului de a ascunde și dezvălui informații vizuale. Haoqing Yang, candidat la doctorat în IME și primul autor al lucrării, a spus că această capacitate evidențiază potențialul pielii inteligente.
Pentru a demonstra efectul, echipa a codificat o imagine a Mona Lisei în pelicula de hidrogel. Când materialul a fost spălat cu etanol, a apărut transparent și nu a arătat nicio imagine vizibilă. Imaginea ascunsă a devenit clară numai după ce pelicula a fost plasată în apă cu gheață sau încălzită treptat.
Yang a menționat că Mona Lisa a fost folosită doar ca exemplu. Tehnica de imprimare permite codificarea virtuală a oricărei imagini în hidrogel.
"Acest comportament ar putea fi folosit pentru camuflaj, unde o suprafață se amestecă în mediul său, sau pentru criptarea informațiilor, unde mesajele sunt ascunse și dezvăluite numai în condiții specifice", a spus Yang.
Cercetătorii au arătat, de asemenea, că modelele ascunse ar putea fi detectate prin întinderea ușoară a materialului și analizarea modului în care se deformează folosind analiza corelației imaginii digitale. Aceasta înseamnă că informațiile pot fi dezvăluite nu numai vizual, ci și prin interacțiune mecanică, adăugând un nivel suplimentar de securitate.
**Schimbarea formei fără straturi multiple**
Pielea inteligentă a demonstrat, de asemenea, o flexibilitate remarcabilă. Potrivit lui Sun, materialul poate trece cu ușurință de la o foaie plată la forme complexe, bio-inspirate, cu texturi de suprafață detaliate. Spre deosebire de multe alte materiale care schimbă forma, această transformare nu necesită straturi multiple sau substanțe diferite. În schimb, modificările de formă și textură sunt controlate în întregime de modelele digitale de tonuri de gri imprimate într-o singură foaie. Acest lucru permite materialului să reproducă efecte similare cu cele observate în pielea cefalopodului.
Bazându-se pe această capacitate, echipa a arătat că funcțiile multiple pot fi programate să funcționeze împreună. Prin proiectarea atentă a modelelor de tonuri de gri, au codificat imaginea Mona Lisa în filme plate care ulterior s-au transformat în forme tridimensionale. Pe măsură ce foile s-au curbat în forme de cupolă, imaginea ascunsă a apărut încet, arătând că modificările de formă și aspect vizual pot fi coordonate într-un singur material.
"Similar cu modul în care cefalopodele coordonează forma corpului și modelarea pielii, pielea sintetică inteligentă poate controla simultan cum arată și cum se deformează, totul într-un singur material moale", a spus Sun.
**Extinderea potențialului hidrogelurilor imprimate 4D**
Sun a spus că noua lucrare se bazează pe cercetări anterioare ale echipei privind hidrogelurile inteligente imprimate 4D, care au fost, de asemenea, publicate în *Nature Communications*. Studiul anterior s-a concentrat pe combinarea proprietăților mecanice cu tranziții programabile de la forme plate la tridimensionale. În cercetarea actuală, echipa a extins abordarea folosind imprimarea 4D codificată în tonuri de gri pentru a integra și mai multe funcții într-o singură peliculă de hidrogel.
Privind spre viitor, cercetătorii își propun să creeze o platformă scalabilă și versatilă care să permită codificarea digitală precisă a mai multor funcții într-un singur material adaptiv.
"Această cercetare interdisciplinară la intersecția fabricării avansate, a materialelor inteligente și a mecanicii deschide noi oportunități cu implicații largi pentru sistemele sensibile la stimuli, ingineria biomimetică, tehnologiile avansate de criptare, dispozitivele biomedicale și multe altele", a spus Sun.
Studiul i-a inclus, de asemenea, pe co-autorii Penn State Haotian Li și Juchen Zhang, ambii candidați la doctorat în IME, și Tengxiao Liu, lector în inginerie biomedicală. H. Jerry Qi, profesor de inginerie mecanică la Georgia Institute of Technology, a colaborat, de asemenea, la proiect.