Per il polpo e le seppie, cambiare istantaneamente il colore e il motivo della loro pelle per scomparire nell'ambiente è solo una parte della loro abilità di mimetizzazione. Questi animali possono anche trasformare rapidamente e in modo reversibile la loro pelle in un tessuto strutturato, superficie 3D, dando all'animale un profilo irregolare che imita le alghe, corallo, o altri oggetti che rileva e utilizza per mimetizzarsi.

Questa settimana, gli ingegneri della Cornell University riferiscono sulla loro invenzione di superfici estensibili con morphing di texture 3D programmabile, una "pelle mimetica" sintetica ispirata allo studio e alla modellazione della realtà in polpi e seppie. Gli ingegneri, insieme al collaboratore e biologo cefalopodi Roger Hanlon del Marine Biological Laboratory (MBL), buco del bosco, rapporto sul loro attuatore morbido controllabile nel numero del 13 ottobre di Scienza .

Guidati da James Pikul e Robert Shepherd, il materiale ad attivazione pneumatica del team prende spunto dai dossi 3D, o papille, che i cefalopodi possono esprimere in un quinto di secondo per un camuffamento dinamico, e poi si ritraggono per nuotare via senza che le papille impongano una resistenza idrodinamica.

"Molti animali hanno le papille, ma non possono allungarli e ritrarli istantaneamente come fanno i polpi e le seppie, "dice Hanlon, che è il principale esperto di mimetizzazione dinamica dei cefalopodi. "Questi sono molluschi dal corpo molle senza guscio; la loro difesa principale è la loro pelle che si trasforma".

Le papille sono esempi di idrostato muscolare, strutture biologiche costituite da muscoli senza supporto scheletrico (come la lingua umana). Hanlon e i membri del suo laboratorio, tra cui Justine Allen, ora alla Brown University, furono i primi a descrivere la struttura, funzione, e biomeccanica di queste papille 3D morphing in dettaglio.

"I gradi di libertà nel sistema delle papille sono davvero belli, " dice Hanlon. "Nelle seppie europee, ci sono almeno nove serie di papille che sono controllate indipendentemente dal cervello. E ogni papilla va da un piatto, superficie 2D attraverso un continuum di forme fino a raggiungere la sua forma finale, che possono essere conici o come trilobi o una delle una dozzina di forme possibili. Dipende da come sono disposti i muscoli nell'idrostato." La svolta degli ingegneri è stata quella di sviluppare raggruppamenti di tessuti sintetici che consentono programmabili, Materiali elastici 2D per estendere e ritrarre una gamma di forme 3D target.

"Gli ingegneri hanno sviluppato molti modi sofisticati per controllare la forma di morbidi, materiali elastici, ma volevamo farlo in modo semplice che fosse veloce, forte, e facile da controllare, ", afferma l'autore principale James Pikul, attualmente assistente professore presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Meccanica Applicata presso l'Università della Pennsylvania. "Siamo stati attratti dal successo dei cefalopodi nel cambiare la struttura della loro pelle, quindi abbiamo studiato e ci siamo ispirati ai muscoli che consentono ai cefalopodi di controllare la loro consistenza, e implementato queste idee in un metodo per controllare la forma del morbido, materiali elastici."

"Questo è un classico esempio di ingegneria bio-ispirata" con una gamma di potenziali applicazioni, dice Hanlon. Per esempio, il materiale potrebbe essere trasformato in modo controllabile per riflettere la luce nei suoi spazi 2D e assorbire la luce nelle sue forme 3D. "Questo avrebbe applicazioni in qualsiasi situazione in cui si desidera manipolare la temperatura di un materiale, " lui dice.

Polpi e seppie esprimono solo papille a scopo mimetico, Hanlon dice, e non per la locomozione, segnalazione sessuale, o aggressività. "Per il nuoto veloce, l'animale trarrebbe beneficio da una pelle liscia. Per la segnalazione sessuale, non vorrebbe sembrare una grande vecchia verruca; vuole sembrare attraente, come un compagno di bell'aspetto. O se volesse condurre una rissa, le papille non sarebbero una buona visuale da mettere in combattimento. Segnalazione, per definizione, deve essere molto visibile, segnali inequivocabili. Le papille farebbero solo il contrario!"