Uma equipe de pesquisadores da Penn State College desenvolveu uma técnica de impressão 4D para filmes de hidrogel programáveis que ocultam e revelam imagens incorporadas em resposta a gatilhos ambientais, com aplicações potenciais em camuflagem adaptativa e criptografia de informações.
O materials sintético foi projetado para imitar as habilidades dinâmicas de mudança de pele dos cefalópodes, e sua aparência, textura e propriedades mecânicas mudaram quando expostas ao calorsolventes ou estresse mecânico. Os hidrogéis foram desenvolvidos extensivamente em pesquisas médicas para imitar tecidos de organismos vivos..
“Os cefalópodes usam um sistema complexo de músculos e nervos para exibir controle dinâmico sobre a aparência e textura de sua pele”, afirmou Hongtao Solar, professor assistente de Engenharia Industrial e de Manufatura na Penn State, que liderou a equipe.
“Inspirados por esses organismos moles, desenvolvemos um sistema de impressão 4D para capturar essa ideia em um materials sintético e macio.”
A técnica usa impressão codificada em meios-tons para converter dados de imagem e textura em padrões binários incorporados diretamente na estrutura do hidrogel. O inchaço de diferentes regiões do materials foi controlado por esses padrões, com alterações na aparência óptica e na morfologia da superfície dependendo da contração ou amolecimento de acordo com condições específicas.
“Estamos imprimindo instruções no materials”, disse Solar. “Essas instruções dizem à pele como reagir quando algo muda ao seu redor.”
Os pesquisadores codificaram uma imagem da Mona Lisa no filme de hidrogel para testar a ocultação reversível de informações.
Haoqing Yang, doutorando em Engenharia Industrial e de Manufatura e primeiro autor do artigo, que foi apresentado em Comunicações da Naturezacomentou que lavar o filme com etanol o tornou transparente e sem imagem visível. A Mona Lisa reapareceu após imersão em água gelada ou aquecimento gradual – veja o vídeo acima.
“Esse comportamento pode ser usado para camuflagem, onde uma superfície se mistura com seu ambiente, ou para criptografia de informações, onde as mensagens são ocultadas e reveladas apenas sob condições específicas”, disse Yang.
A equipe também demonstrou que padrões ocultos poderiam ser identificados esticando o materials e analisando a deformação usando correlação de imagem digital. O hidrogel transformou-se de filmes planos em formas tridimensionais de inspiração biológica com texturas complexas controladas inteiramente pelo padrão de meio-tom impresso, sem exigir construção multicamadas ou múltiplos materiais.
Múltiplas funções também foram combinadas em folhas únicas através do co-projeto de padrões codificados. Isso permitiu que as imagens em filmes planos se tornassem visíveis à medida que o materials se curvava em formas tridimensionais.