É uma inovação desenvolvida por cientistas da Universidade de Stanford e outras instituições dos Estados Unidos. Permite que uma superfície artificial mude seu tom e textura em segundos Cientistas da Universidade de Stanford e de outras universidades dos Estados Unidos inspiraram-se nas características desse cefalópode e desenvolveram um material sintético que também muda de cor e textura de forma reversível. A inovação, cujos detalhes foram publicados na revista Nature, permite que uma superfície passe de lisa a rugosa e modifique as suas cores em segundos, apenas com líquidos como água ou álcool. As aplicações podem ir desde revestimentos inteligentes até dispositivos eletrónicos ou robótica suave. A investigação foi realizada por Siddharth Doshi e colegas da Universidade de Stanford, da Universidade de Paderborn e do Biohub Chan Zuckerberg Biohub em São Francisco.
A pele que aprende com as polpas
O desafio científico partiu de uma pergunta simples: como criar materiais que mudem de cor e relevo como a pele de uma polpa? As tentativas anteriores só conseguiram variações limitadas de textura ou cor. As polvas e as chocas podem modificar ambas ao mesmo tempo para se camuflarem ou comunicarem. A equipa procurou superar esses limites e concebeu uma plataforma que permite programar texturas naturais, ativando ou desativando padrões complexos de forma rápida. Tentaram desenvolver superfícies «planas a tridimensionais», capazes de mudar visualmente ao entrar em contacto com líquidos. Para isso, escolheram o polímero PEDOT:PSS, que é usado em tecnologia solar e sensores. A sua capacidade de inchar com água e contrair com álcool permite modificar a aparência superficial. O material presta-se à fabricação de superfícies programáveis, ideais para camuflagem e dispositivos óticos.
Superfícies que contam histórias
A fabricação do novo material começa com a deposição de uma fina película de PEDOT:PSS sobre um suporte. Em seguida, um feixe de elétrons modifica a reação do material à água. As áreas tratadas absorvem mais ou menos líquido, formando relevos microscópicos. O método permitiu imprimir padrões complexos, como uma réplica da topografia de El Capitán, na Califórnia, e o escudo da Universidade de Stanford. Os investigadores destacaram: «A estrutura escrita passa de um estado plano e oculto em álcool isopropílico para um estado estruturado em água». Ao controlar o inchaço, o material pode mostrar ou esconder texturas e cores em diferentes escalas, de micrómetros a milímetros. Esse controlo afeta a forma como a luz se dispersa e consegue superfícies foscas ou brilhantes e efeitos de camuflagem.
No estado seco, não há cor visível; quando o material incha, aparecem padrões de cor que variam de acordo com a espessura do material. «A mudança de cor ocorre em menos de 10 segundos», precisaram. O sistema utiliza microfluidos para modular a mistura de água e álcool na superfície. Assim, a pele sintética pode adaptar-se a diferentes fundos, igualando padrões e cores de forma ativa. A robustez do material foi comprovada após 250 ciclos de expansão e contração, sem perda de eficiência. A flexibilidade do sistema abre possibilidades em dispositivos portáteis, revestimentos dinâmicos e robótica flexível.
Além da camuflagem: limites e futuro
Os cientistas sugeriram aproveitar a disponibilidade industrial do PEDOT:PSS e sua integração com processos eletrónicos. Sugeriram explorar métodos alternativos para fabricar texturas em maior escala e com novos materiais. Entre as limitações mencionadas está o facto de a ativação depender de líquidos, o que complica a sua utilização em certos dispositivos portáteis. A pele artificial só pode mostrar um padrão geométrico de cada vez, ao contrário da grande variedade que as polpas conseguem. No entanto, a equipa de investigadores antecipou que haverá melhorias futuras com sinais elétricos e algoritmos de visão artificial para adaptar a camuflagem a ambientes complexos.
«As texturas são fundamentais para a forma como percebemos os objetos, tanto na sua aparência como ao tocá-los», explicou Doshi, estudante de doutorado em ciência e engenharia de materiais. Os polvos podem alterar a forma do seu corpo quase à escala de um milionésimo de metro. «Agora podemos controlar a topografia de um material e as suas propriedades visuais na mesma escala», destacou. O avanço pode facilitar camuflagens dinâmicas mais eficazes, tanto para pessoas como para robôs, e permitir o desenvolvimento de ecrãs flexíveis que mudam de cor na tecnologia portátil. Também abre novas oportunidades na nanofotónica, onde a manipulação precisa da luz impulsiona avanços na eletrónica, encriptação, biologia e outros campos.
