（全媒體記者王納 通訊員嚴偲偲攝影報道）變色龍是自然界中一種奇特的動物，為了能在復雜自然環境中更好地生存，它的皮膚顏色會隨著周圍環境的變化而改變。模仿變色龍的原理，中國科學院深圳先進技術研究院的杜學敏團隊研制出了能通過顏色變化進而實現與環境交互，同時還能運動的軟體爬行機器人。該研究成果7月31日在線發表于國際頂級學術期刊《細胞》（Cell）姊妹刊《Matter》上。
受變色龍的啟發，杜學敏團隊以周期性排布的納米顆粒為模板，注入特殊材料并固化后，通過移除納米顆粒模板，進而獲得具有周期性納米孔洞結構的變色薄膜。在模仿變色龍的皮膚結構后，溶劑蒸氣刺激是實現變色的關鍵要素。“薄膜中填充有溶劑蒸氣后，一方面能夠使納米孔洞迅速膨脹，從而改變間距。另一方，也能改變材料的折射率，從而實現顏色的快速改變。”杜學敏說道。
據介紹，該薄膜在溶劑氛圍中的顏色變化速度可快至0.2秒，并且通過調控薄膜暴露在溶劑蒸氣中的時間長短，便能實現不同的顏色變化。此外，該薄膜還能響應不同的溶劑，在乙醇、丙酮、氯仿等溶劑蒸氣中產生相應的顏色變化，這種通過特定化學或生物分子等刺激實現變色的技術，未來有望應用于身體健康監查及環境污染監測領域等。
該研究的另一大突破在于快速變色的同時，結合可控變形與可控運動的材料，實現了仿變色龍的驅動。“通過模仿自然界中蛇和蚯蚓等爬行生物的運動方式，我們設計出了既能變色又能定向爬行的軟體機器人，其運動速度達到了0.16 cm/s（一分鐘可以爬行逾6倍自己身長的距離）。”杜學敏介紹說，該成果有望在傳感、通訊及機器人偽裝等方面實現應用。
對于該成果的應用，杜學敏目前已將這種材料與特種機器人結合，實現了機器人與環境實時交互的功能；未來，他還計劃將這種材料特性與人形機器人相結合，做成機器人的“皮膚”，賦予機器人更擬人的情緒表達。“如果能將變色材料應用于服務機器人，使它們害羞時面部緋紅，生氣時臉色發青，將極大提升人機交互的效果。”