ऑक्टोपस त्वचा से प्रेरित एक नया अध्ययन भविष्य की अनुकूली छलावरण तकनीक का प्रोटोटाइप दिखाता है: पेन स्टेट इंजीनियरिंग टीम ने एक नई हाइड्रोजेल सामग्री विकसित की है जो तापमान में बदलाव या विभिन्न सॉल्वैंट्स के संपर्क में आने पर पूर्व-कोडित छवियों को प्रस्तुत या छिपा सकती है। इसे एक सिंथेटिक त्वचा के रूप में वर्णित किया गया है जो "एक जीवित वस्तु की तरह पर्यावरण के प्रति प्रतिक्रिया करती है।" "नेचर कम्युनिकेशंस" में प्रकाशित नवीनतम पेपर में, शोधकर्ताओं ने बताया कि यह सामग्री छोटे पर्यावरणीय उत्तेजनाओं के लिए प्रतिवर्ती दृश्य प्रतिक्रियाएं बना सकती है और इसका उपयोग छलावरण, संवेदन और स्मार्ट पैकेजिंग जैसे कई क्षेत्रों में किए जाने की उम्मीद है।
शोध टीम इस हाइड्रोजेल को एक प्रोग्राम करने योग्य "कैनवास" के रूप में वर्णित करती है: पारंपरिक तरीकों के विपरीत जो रंग भरने के लिए रंगद्रव्य पर निर्भर होते हैं, जानकारी सीधे सामग्री की भौतिक संरचना में एम्बेडेड होती है और 3 डी प्रिंटिंग प्रक्रिया के दौरान लिखी जाती है। जब हाइड्रोजेल को गर्म किया जाता है या कुछ सॉल्वैंट्स के संपर्क में लाया जाता है, तो प्रतीत होने वाली खाली सतह धीरे-धीरे अपनी छिपी हुई सामग्री को प्रकट करती है - अक्षरों से लेकर चित्रों तक। एक प्रदर्शन में, शोधकर्ताओं ने लियोनार्डो दा विंची की प्रसिद्ध पेंटिंग "मोना लिसा" को सामग्रियों में सफलतापूर्वक एन्कोड किया, जिससे तापमान बढ़ने के साथ यह धीरे-धीरे ग्रेस्केल रूपरेखा से विवरण तक उभरने में सक्षम हो गई।
यह तकनीक तथाकथित "हाफ़टोन एन्कोडिंग 3डी प्रिंटिंग" प्रक्रिया पर निर्भर करती है, जो प्रारंभिक समाचार पत्र मुद्रण से प्रेरित है: डिजिटल छवियों को "1" और "0s" से बनी बाइनरी पिक्सेल ग्रिड में परिवर्तित किया जाता है। सूक्ष्म पैटर्न यह निर्धारित करते हैं कि विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान हाइड्रोजेल के विभिन्न क्षेत्र प्रकाश के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, और यूवी एक्सपोज़र इन पैटर्न को नरम बहुलक नेटवर्क में "लिखता" है, जिससे किसी भी स्याही या रंगों पर भरोसा किए बिना स्थानीय क्रॉस-लिंक घनत्व बदल जाता है। कमरे के तापमान पर, ये संरचनात्मक अंतर मुश्किल से दिखाई देते हैं; एक बार थर्मल या रासायनिक वातावरण बदल जाता है, ऑप्टिकल कंट्रास्ट बदल जाता है और छिपी हुई छवि स्पष्ट हो जाती है।
क्योंकि सामग्री बाहरी उत्तेजनाओं के जवाब में समय के साथ विकसित होती है, इस प्रक्रिया को "4 डी प्रिंटिंग" के रूप में वर्गीकृत किया जाता है - त्रि-आयामी वस्तुएं जो अपने पर्यावरण में परिवर्तन के रूप में सक्रिय रूप से अपने रूप या गुणों को समायोजित कर सकती हैं। पेपर के सह-लेखक और पेन स्टेट यूनिवर्सिटी के होंगताओ सन ने कहा कि यह विधि अनिवार्य रूप से सामग्री में ही "निर्देश प्रिंट" करती है, जिससे पर्यावरण में बदलाव होने पर कैसे प्रतिक्रिया देनी है, इसके लिए भौतिक व्यवहार संबंधी दिशानिर्देश मिलते हैं। प्रयोग में, शोध दल ने सबसे पहले स्कूल के संक्षिप्त नाम "पीएसयू" को हाइड्रोजेल शीट में एन्कोड किया। एक विशिष्ट तापमान परिवर्तन के बाद, शब्द खाली सतह से प्रकट होंगे, जो सामग्री की "मेमोरी" और प्रतिवर्ती प्रतिक्रिया क्षमताओं की पुष्टि करेंगे।
यह "यांत्रिक बुद्धिमत्ता" सीधे सेफलोपोड्स के प्राकृतिक छलावरण तंत्र पर आधारित है। ऑक्टोपस, स्क्विड और कटलफिश अपने आस-पास के चट्टान या मूंगा वातावरण के साथ घुलने-मिलने के लिए रंग, कंट्रास्ट और बनावट में तेजी से बदलाव प्राप्त करने के लिए घनी रूप से पैक त्वचा वर्णक थैलियों (क्रोमैटोफोर्स) और मांसपेशी-नियंत्रित माइक्रोस्ट्रक्चर के नेटवर्क पर भरोसा करते हैं। इंजीनियरिंग समुदाय लंबे समय से इस कुशल और जटिल छलावरण क्षमता से आकर्षित रहा है, लेकिन कृत्रिम सामग्रियों पर इसे पूरी तरह से दोहराना हमेशा मुश्किल रहा है। एक ही सामग्री में डिजिटल परिशुद्धता और बायोनिक परिवर्तनशीलता को मिलाकर, पेन स्टेट कार्य को उस लक्ष्य के करीब एक कदम माना जाता है।
अन्य वैज्ञानिक अनुसंधान टीमें भी अलग-अलग दिशाओं में समान अवधारणाओं की खोज कर रही हैं: 2021 की शुरुआत में, रटगर्स विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने "कृत्रिम मांसपेशियां" बनाने के लिए 3 डी प्रिंटिंग का उपयोग किया था जो प्रकाश के नीचे झुक सकती हैं, जबकि स्टैनफोर्ड इंजीनियरों ने एक लचीली सिंथेटिक सामग्री भी विकसित की जो इलेक्ट्रॉन किरणों की कार्रवाई के तहत विस्तार और रंग बदल सकती है। रोबोटिक्स के क्षेत्र में, एक "टेंटैकल बॉट" आया है जो टेंटेकल की गति का अनुकरण करता है, जैविक हथियारों के समान पकड़ और चिकनी गति प्राप्त करने के लिए सिलिकॉन-आधारित संरचनाओं पर निर्भर करता है। इसके विपरीत, इस हाइड्रोजेल के बारे में जो बात सामने आती है वह यह है कि यह सर्किट या बाहरी नियंत्रण प्रणालियों पर निर्भर नहीं करता है, बल्कि जानकारी को सीधे सामग्री में एन्कोड करता है, जिससे यह स्वयं एक "डेटा वाहक" बन जाता है जो समय के साथ बदलता रहता है।
संभावित अनुप्रयोग बायोनिक छलावरण से कहीं आगे तक फैले हुए हैं। शोधकर्ताओं का मानना है कि इसी सिद्धांत का उपयोग मेडिकल सेंसर बनाने के लिए किया जा सकता है जो स्वचालित रूप से समायोजित कर सकते हैं, स्मार्ट पैकेजिंग जो रंग या पैटर्न के माध्यम से भोजन के खराब होने का संकेत दे सकती है, और यहां तक कि नरम रोबोट "खाल" भी बना सकते हैं जिनमें पर्यावरण संवेदन क्षमताएं हैं और दृश्य के अनुसार अपनी उपस्थिति बदल सकते हैं। प्रकृति के सबसे जटिल प्रतिक्रियाशील डिज़ाइनों में से एक की नकल करके, यह कार्य नई कार्यात्मक सामग्रियों के लिए रास्ता खोलता है: ऐसी सामग्रियाँ जो न केवल बहुत कुछ कर सकती हैंअनुकूल बनानापर्यावरण अपने स्वरूप के माध्यम से बाहरी दुनिया के साथ "संवाद" भी कर सकता है।