Piel inteligente inspirada en pulpos, que utiliza la impresión 4D para cifrar datos y cambiar de forma a demanda
Investigadores de Penn State desarrollaron una piel programable de hidrogel que transforma la forma y cifra la información bajo demanda.
Originalmente escrito por Neetika
Walter para Interesting Engineering, el 5 de febrero de 2026
Investigadores de Penn State han desarrollado un nuevo
método de fabricación que permite a una "piel sintética
inteligente" programable cambiar su apariencia, textura y forma, mientras
oculta o revela información a demanda.
El material de que está hecha es hidrogel, una
sustancia rica en agua y similar a un gel, y se produce mediante una técnica
que el equipo describe como impresión 4D.
A diferencia de los materiales sintéticos tradicionales con
propiedades fijas, la piel inteligente puede responder dinámicamente a
estímulos externos como calor, disolventes o estrés mecánico.
El enfoque permite que una sola hoja de material realice
múltiples funciones a la vez, incluyendo camuflaje adaptativo, cifrado y
desencriptado de información, y transformación de formas.
Los investigadores afirman que este nivel de
multifuncionalidad ha sido difícil de lograr con materiales sintéticos
existentes, que normalmente están diseñados para un papel específico.
La investigación se inspiró en cefalópodos como los
pulpos, que pueden alterar rápidamente la apariencia y textura de su piel
para camuflarse con su entorno o comunicarse.
El equipo pretendía recrear este tipo de control dinámico
en un material blando y sintético utilizando diseño digital en lugar
de sistemas biológicos complejos.
Instrucciones de impresión en el interior
La clave de la piel inteligente reside
en una técnica llamada impresión codificada en semitonos. El
método traduce datos digitales de imágenes o texturas en patrones binarios que
se imprimen directamente en el hidrogel.
Estos patrones actúan como instrucciones incrustadas
que determinan cómo responden diferentes regiones del material cuando están
expuestas a cambios en el entorno.
"En términos sencillos, estamos imprimiendo
instrucciones en el material", dijo Hongtao Sun, profesor asistente de
ingeniería industrial y de fabricación en Penn State e investigador principal
del proyecto. "Esas instrucciones le dicen a la piel cómo reaccionar
cuando algo cambia a su alrededor."
Cuando se expone a estímulos como cambios de temperatura,
líquidos o fuerzas mecánicas, diferentes áreas del hidrogel se hinchan,
suavizan o deforman de manera controlada. Diseñando cuidadosamente los patrones
de semitonos, los investigadores pueden decidir cómo se comporta el material en
su conjunto.
Una de las demostraciones más llamativas consistió en codificar
una imagen de la Mona Lisa en la piel inteligente.
Al lavarse con etanol, el hidrogel parecía transparente, ocultando completamente
la imagen. La imagen volvió a ser visible cuando el material se
sumergía en agua helada o se calentaba gradualmente.
"Este comportamiento podría usarse para camuflaje,
donde una superficie se funde con su entorno, o para cifrado de información,
donde los mensajes se ocultan y solo se revelan bajo condiciones
específicas", dijo Haoqing Yang, doctorando en Penn State y primer autor
del estudio.
Forma, textura, información
Más allá de los cambios visuales, la piel inteligente
también puede revelar información oculta mediante deformación mecánica. Al
estirar suavemente el material y analizar cómo se deforma, se pueden detectar
patrones codificados mediante técnicas de correlación de imágenes digitales.
El hidrogel demostró ser altamente maleable,
transformándose de láminas planas a formas complejas inspiradas en la
biología sin necesidad de múltiples capas ni materiales diferentes.
En otra demostración, las imágenes codificadas en
películas planas se hicieron visibles gradualmente a medida que el material se
transformaba en estructuras 3D en forma de cúpula.
"De forma similar a cómo los cefalópodos
coordinan la forma corporal y el patrón de la piel, la piel inteligente
sintética puede controlar simultáneamente su aspecto y cómo se deforma,
todo dentro de un único material blando", dijo Sun.
Los investigadores afirman que el método podría dar lugar a plataformas
escalables para materiales adaptativos utilizados en robótica blanda,
comunicación segura, dispositivos biomédicos y fabricación avanzada.
El estudio fue publicado en Nature
Communications.
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