Южнокорейские физики создали робота-хамелеона

Благодаря технологиям, которые лежат в его основе, ученые надеются создать технологии камуфляжа нового поколения.

Физики из Южной Кореи создали робота-«хамелеона», который может копировать цвета окружающего мира. Он делает это благодаря нанопроводам и жидким кристаллам, которые могут мгновенно менять свой цвет при изменении температуры окружающей среды. Описание разработки опубликовал научный журнал Nature Communications.

«Мы разработали систему активного камуфляжа на базе термохромных жидких кристаллов и серебряных нанопроводов. В комбинации с системой контроля и набором сенсоров, наша «кожа хамелеона» способна копировать цвета окружающего мира и мгновенно отображать их на своей поверхности», – пишут исследователи.

Жидкие кристаллы представляют собой особую форму материи, которая занимает промежуточное положение между твердыми телами и жидкостями. Как и твердые кристаллические материалы, они обладают упорядоченной структурой, но при этом они могут менять свою форму и течь подобно жидкости.

Полвека назад ученые обнаружили, что поведением и формой многих форм жидких кристаллов можно управлять при помощи электрических полей. Это открыло дорогу для создания ЖК-дисплеев, а также для применения жидких кристаллов в медицине, химической промышленности, а также при разработке лазеров и множества других оптических устройств.

Группа физиков под руководством профессора Национального университета Сеула Ко Сынхвана создала полноценный искусственный аналог кожи хамелеона на базе термохромных жидких кристаллов, чьи свойства и цвет сильно меняются при увеличении или уменьшении их температуры.

В прошлом ученые уже пытались приспособить подобные материалы для создания камуфлирующих покрытий, однако решить эту задачу не удавалось из-за того, что эта форма жидких кристаллов слишком чутко реагирует на сдвиги в температуре окружающей среды. По этой причине их сейчас чаще всего используют для создания датчиков температуры, градусников и других измерительных приборов.

Ко Сынхван и его коллеги решили эту проблему при помощи нанопроводов из серебра, которые постоянно подогревают термохромные жидкие кристаллы и удерживают их при тех температурах, при которых они обладают нужным цветом. Используя эти наноструктуры, ученые создали искусственный аналог кожи хамелеона, которая способна мгновенно менять цвет в любой произвольной ее точке.

Для решения этой задачи физики объединили набор нанопроводов из серебра в многослойную структуру, которая превращает уложенный поверх нее плоский лист, покрытый термохромными жидкими кристаллами, в своеобразный аналоговый дисплей. Это позволяет избежать появления «пикселей» на поверхности камуфлирующего покрытия и дает ему возможность имитировать любые цветовые переходы.

В качестве демонстрации работы этого покрытия ученые создали робота-«хамелеона», чья кожа копирует облик той поверхности, по которой он перемещается. Для этого ученые встроили в него набор камер и температурных датчиков, позволяющих автоматически отслеживать то, как выглядит окружающий мир, а также компенсировать природные колебания температур, влияющие на цвет жидких кристаллов.

Как показали последующие испытания, робо-хамелеон успешно копировал цвета окружающего мира не только в лабораторных условиях, но и при более низких температурах, составлявших от минус пяти до 15 °С. Последующие версии этого материала, как надеются профессор Ко Сынхван и его коллеги, будут способны работать в более широком диапазоне температур, для чего ученые планируют встроить термоэлектрическую систему охлаждения в искусственную «кожу хамелеона».