Crean un material inspirado en el pulpo que cambia de color: sus múltiples usos, desde camuflaje a robótica
El pulpo es uno de los animales famosos por cambiar de color y textura. Así consigue camuflarse y comunicarse.
Científicos de la Universidad de Stanford y otras universidades de los Estados Unidos se inspiraron en las características de ese cefalópodo y desarrollaron un material sintético que también cambia el color y la textura de manera reversible.
La innovación, cuyos detalles fueron publicados en la revista Nature, permite que una superficie pase de plana a rugosa y modifique sus colores en segundos, solo con líquidos como agua o alcohol.
Las aplicaciones pueden ir desde recubrimientos inteligentes hasta dispositivos electrónicos o robótica blanda.
La investigación fue realizada por Siddharth Doshi y colegas de la Universidad de Stanford, la Universidad de Paderborn y el Biohub Chan Zuckerberg Biohub en San Francisco.
El desafío científico partió de una pregunta sencilla: ¿cómo crear materiales que cambien de color y relieve como la piel de un pulpo?
Los intentos previos solo lograron variaciones limitadas de textura o color. Los pulpos y sepias pueden modificar ambos a la vez para mimetizarse o comunicarse. El equipo buscó superar esos límites y diseñó una plataforma que permite programar texturas naturales, activando o desactivando patrones complejos de forma rápida.
Intentaron desarrollar superficies “planas a tridimensionales”, capaces de cambiar visualmente al contacto con líquidos.
Para esto, eligieron el polímero PEDOT:PSS, que se usa en tecnología solar y sensores. Su capacidad de hincharse con agua y contraerse con alcohol permite modificar la apariencia superficial.
El material se presta para fabricar superficies programables, ideales para camuflaje y dispositivos ópticos.
La fabricación del nuevo material se inicia al depositar una película delgada de PEDOT:PSS sobre un soporte. Luego, un haz de electrones modifica la reacción del material ante el agua. Las zonas tratadas absorben más o menos líquido, al formar relieves microscópicos.
El método permitió imprimir patrones complejos, como una réplica de la topografía de El Capitán, en California, y el escudo de la Universidad de Stanford.
Los investigadores resaltaron: “La estructura escrita pasa de un estado plano y oculto en alcohol isopropílico a un estado estructurado en agua”.
Al controlar el hinchamiento, el material puede mostrar o esconder texturas y colores en diferentes escalas, desde micrómetros hasta milímetros. Este control afecta la forma en que la luz se dispersa y logra superficies mates o brillantes, y efectos de camuflaje.
Para generar color, el equipo combinó PEDOT:PSS con capas metálicas y se crearon cavidades ópticas.
En el estado seco, no hay color visible; cuando el material se hincha, aparecen patrones de color que varían según el grosor del material. “El cambio de color ocurre en menos de 10 segundos”, precisaron.
El sistema utiliza microfluidos para modular la mezcla de agua y alcohol sobre la superficie. Así, la piel sintética puede adaptarse a distintos fondos, igualando patrones y colores de manera activa.
La robustez del material quedó probada tras 250 ciclos de expansión y contracción, sin perder eficiencia. La flexibilidad del sistema abre posibilidades en dispositivos portátiles, recubrimientos dinámicos y robótica flexible.
Los científicos sugirieron aprovechar la disponibilidad industrial de PEDOT:PSS y su integración con procesos electrónicos. Sugirieron explorar métodos alternativos para fabricar texturas a mayor escala y con nuevos materiales.
Entre las limitaciones que mencionaron se incluye que la activación depende de líquidos, lo que complica su uso en ciertos dispositivos portátiles.
La piel artificial solo puede mostrar un patrón geométrico a la vez, a diferencia de la gran variedad que logran los pulpos.
Sin embargo, el equipo de investigadores anticipó que habrá mejoras futuras con señales eléctricas y algoritmos de visión artificial para adaptar el camuflaje a ambientes complejos.
“Las texturas son clave para cómo percibimos los objetos, tanto en su apariencia como al tocarlos”, explicó Doshi, estudiante de doctorado en ciencia e ingeniería de materiales.
Los pulpos pueden cambiar la forma de su cuerpo casi a nivel de la escala de una millonésima parte de un metro. “Ahora podemos controlar la topografía de un material, y sus propiedades visuales, en la misma escala”, resaltó.
El avance podría facilitar camuflajes dinámicos más efectivos, tanto para personas como para robots, y permitir el desarrollo de pantallas flexibles que cambien de color en la tecnología portátil.
También abre nuevas oportunidades en nanofotónica, donde la manipulación precisa de la luz impulsa avances en electrónica, encriptación, biología y otros campos.
