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仿生学与4D打印结合，宾州大学创造智能“变色龙皮肤”，蒙娜丽莎图像可隐藏再现
宾夕法尼亚州立大学的一个研究团队开发了一种新型4D打印技术。
这项技术可用于制造可编程的水凝胶薄膜，这种薄膜能响应环境触发因素，按需隐藏或显现嵌入其中的图像。
该研究由宾夕法尼亚州立大学工业与制造工程助理教授孙红涛领导，其成果已发表在《自然-通讯》期刊上。
这项技术旨在为自适应伪装和信息加密等领域提供潜在的应用前景。
该合成材料的设计灵感来源于头足类动物动态改变皮肤外观与纹理的能力。
其原理是通过一种半色调编码打印工艺，将图像和纹理数据转换为二进制图案并直接嵌入水凝胶的结构中。
通过这些图案控制材料不同区域的溶胀行为，材料的宏观光学外观和表面形态便能在特定环境条件下发生改变。
论文第一作者、工业与制造工程专业博士生杨浩清表示，研究团队将蒙娜丽莎图像编码到水凝胶薄膜中进行了测试。
用乙醇清洗薄膜会使其变得透明，图像消失；而将薄膜浸入冰水或逐渐加热后，图像会重新显现。
这种行为可用于伪装，使表面融入环境；或用于信息加密，使信息仅在特定条件下才会显现。
研究团队还证明，可以通过拉伸材料并利用数字图像相关分析法来分析变形，从而识别隐藏的图案。
这种水凝胶能够从平整的薄膜转变成受仿生学启发的三维形状，其复杂的纹理完全由打印的半色调图案控制。
通过协同设计编码图案，单一薄膜片材也能结合多种功能，例如使图像在材料弯曲成三维形态时变得清晰可见。
转载自：voxelmatters，如对内容有疑问，请联系我们：yihanzhong@amedao.com
2026-02-10 08:47
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AM易道
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Penn State
4D printing
hydrogel
孙红涛
杨浩清
Nature Communications
半色调编码打印
水凝胶薄膜
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