È sicuro dire che le visualizzazioni 3D non si verificano necessariamente in natura, a meno che non si consideri il cefalopode, che comprende i calamari e i polpi, come un display 3D vivente che può trasformare la sua struttura e creare forme e trame complesse per scopi di mimetizzazione o controllo del trascinamento (vedi video). Ora, un team di ricerca dell'Università dell'Iowa e dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign sta sviluppando una pelle intelligente ispirata al cefalopode che può essere utilizzata in display 3D, come interfacce per i non vedenti, e per contribuire a ridurre la resistenza sui veicoli marini.

In uno studio pubblicato su Tecnologie avanzate dei materiali , Il gruppo, guidato da Caterina Lamuta, assistente professore di ingegneria meccanica presso l'Università dell'Iowa, così come Sameh Tawfick e Nancy Sottos, professori dell'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign, ha scoperto che l'uso di fibre polimeriche attorcigliate e arrotolate per creare muscoli artificiali potrebbe produrre pelli intelligenti leggere in grado di eseguire movimenti fini e modulazione della forma.

Nei cefalopodi, i voxel sono controllati dai muscoli delle papille dell'animale che consentono alla loro pelle di assumere numerose forme, sporgere verso l'esterno, e prendere nuove forme in frazioni di secondo (vedi video, vedi video). Il team si è ispirato alle papille dei cefalopodi per riprodurre i voxel della trama digitale (DTV) da muscoli artificiali a spirale attorcigliata (TSAM). Con una tensione di ingresso di soli 0,2 V/cm, I TSAM forniscono una corsa del 2000% e un profilo di rugosità che va da pochi micron a un centimetro. "Questi muscoli artificiali a spirale attorcigliata leggeri hanno il potenziale per sostituire dispositivi pesanti e ingombranti basati su attuatori elettrici e pneumatici convenzionali, " ha detto Lamuta. "Attuiamo questa pelle usando piccoli impulsi elettrici invece di pesanti fonti di energia e compressori d'aria rumorosi, che consente un movimento più preciso e una facilità d'uso generale."

Una serie di TSAM controllati individualmente è incorporata in un materiale morbido per riprodurre un morbido, estensibile, e pelle intelligente, in grado di eseguire un numero potenzialmente illimitato di trame e forme di output (vedi video). "I DTV forniscono ciò che chiamiamo texture e pattern on-demand, " ha detto Lamuta. "Poiché i nostri DTV sono così leggeri e flessibili, riteniamo che il loro utilizzo possa aprire la strada a diverse applicazioni, che vanno dal controllo della resistenza idrodinamica di veicoli e robot sottomarini, allo sviluppo di display 3D e dispositivi di feedback tattile per la realtà virtuale e la chirurgia robotica".

Il lavoro di Lamuta e del suo team è stato supportato dal Beckman Institute for Advanced Science and Technologies dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign, l'Ufficio di ricerca navale degli Stati Uniti, la Fondazione Nazionale della Scienza, e l'Aeronautica degli Stati Uniti.