受章鱼启发的水凝胶在温度变更或溶剂感化下会浮现隐蔽图像

研究团队将这种水凝胶描述为一块可编程“画布”：不合于传统依附颜料着色的做法，信息被直接嵌入材料的物理构造中，在3D打印过程中完成写入。 当水凝胶被加热或裸露在特定溶剂中时，本来看似空白的外面会逐渐浮现出隐蔽的内容——从字母到人像皆可实现。 在一项展示中，研究者成功将达·芬奇名画《蒙娜丽莎》编码进材料，使其在温度升高时从灰阶轮廓到细节慢慢浮现。

这一技巧依托所谓“半色调编码3D打印”工艺，其灵感来自早期报纸印刷：数字图像被转化为由“1”和“0”构成的二值像素网格。 微不雅图案决定水凝胶各区域在制造过程中若何响应光照，紫外光曝光则将这些模式“写入”柔嫩的高分子收集，改变局部交联密度，却不依附任何墨水或染料。 在室温下，这些构造差别几乎弗成见；一旦热或化学情况产生改变，光学比较度随之变更，隐蔽图像便清楚浮现。

因为材料在外界刺激下会随时光演变，这一过程被归类为“4D打印”——即可以或许随情况变更而主动调剂形态或性质的三维物体。 论文合营作者、宾州州立大年夜学的孙洪涛（Hongtao Sun）表示，这项办法本质上是在材料本体中“打印指令”，付与其在情况改变时若何响应的物理行动准则。 在实验中，研究团队起首将黉舍缩写“PSU”编码进水凝胶薄片，在特定温度变更后，字样才会从空白外面中浮现，验证了材料的“记忆性”和可逆响应才能。

这一“机械智能”直接借鉴了头足类动物的天然假装机制。 章鱼、乌贼和墨鱼依附密布皮肤的色素囊（chromatophores）以及肌肉控制的微构造收集，实现色彩、比较度和纹理的快速切换，从而与四周岩石或珊瑚情况融为一体。 工程界早已对这种高效复杂的假装才能入神，却始终难以在人工材料上完全复制。 宾州州立大年夜学的这一成果被认为向这一目标迈近了一步，将数字精度和仿生可变性融合在同一种材料之中。

其他科研团队也在不合偏向上摸索类似概念：早在2021年，罗格斯大年夜学研究者就曾应用3D打印制造出可在光照下曲折的“人工肌肉”，而斯坦福工程师也开辟出一种在电子束感化下可膨胀并改变色彩的柔性合成材料。 机械人范畴则出现过模仿触手活动的“Tentacle Bot”，依附硅基构造实现类似生物手臂的抓取和流畅动作。 比拟之下，这种水凝胶的凸起之处在于：它不依附电路或外置控制体系，而是将信息直接编码进材料内部，使其本身成为随时光变更的“数据载体”。

潜在应用远不止仿生假装。 研究者认为，同样的道理可以用来制造能主动调节的医用传感器、可经由过程色彩或图案提示食物变质的智能包装，甚至是具备情况感知才能、可根据场景改变外不雅的软体机械人“皮肤”。 经由过程模仿天然界最复杂的响应性设计之一，这项工作打开了一条通往新型功能材料的门路：这些材料不仅能适应情况，还能经由过程自身形态与外界“对话”。