Det är säkert att säga att 3D-skärmar inte nödvändigtvis förekommer i naturen – om man inte tänker på bläckfisken, som inkluderar bläckfisk och bläckfisk, som en levande 3D-skärm som kan förändra sin struktur och skapa komplexa former och texturer för kamouflagesyften eller dragkontroll (se video). Nu, ett forskarlag från University of Iowa och University of Illinois i Urbana-Champaign utvecklar en smart hud inspirerad av bläckfisken som kan användas i 3D-skärmar, som gränssnitt för synskadade, och för att hjälpa till att minska motståndet på marina fordon.

I en studie publicerad i Avancerad materialteknik , laget, ledd av Caterina Lamuta, biträdande professor i maskinteknik vid University of Iowa, samt Sameh Tawfick och Nancy Sottos, professorer vid University of Illinois i Urbana-Champaign, fann att användning av tvinnade och lindade polymerfibrer för att skapa konstgjorda muskler kunde producera lätta smarta skinn som kan finrörelse och formmodulering.

Hos bläckfiskar, voxels styrs av djurets papillmuskler som gör att deras hud kan anta många former, sticka utåt, och ta nya former på bråkdelar av sekunder (se video, se video). Teamet tog inspiration från bläckfiskarnas papiller för att reproducera digitala texturvoxel (DTV) från vridna spiral artificiella muskler (TSAMs). Med en inspänning på endast 0,2 V/cm, TSAM:er ger ett slag på 2000 % och en grovhetsprofil som sträcker sig från några mikrometer till en centimeter. "Dessa lätta vridna konstgjorda spiralmuskler har potentialen att ersätta tunga och skrymmande enheter baserade på konventionella elektriska och pneumatiska ställdon, ", sa Lamuta. "Vi aktiverar denna hud med små elektriska impulser istället för tunga kraftkällor och bullriga luftkompressorer, som möjliggör mer exakt rörelse och allmän användarvänlighet."

En rad individuellt styrda TSAM:er är inbäddade i ett mjukt material för att återskapa en mjuk, töjbar, och smart hud, kunna utföra ett potentiellt obegränsat antal utdatatexturer och former (se video). "DTV-apparaterna tillhandahåller vad vi kallar on-demand-texturer och mönster, ", sa Lamuta. "Eftersom våra digitala TV-apparater är så lätta och flexibla, vi tror att deras användning kan bana väg för flera tillämpningar, allt från hydrodynamisk dragkontroll av undervattensfarkoster och robotar, till utvecklingen av 3D-skärmar och haptiska återkopplingsenheter för virtuell verklighet och robotkirurgi".

Lamuta och hennes teams arbete fick stöd av Beckman Institute for Advanced Science and Technologies vid University of Illinois Urbana-Champaign, United States Office of Naval Research, National Science Foundation, och United States Air Force.