Het is veilig om te zeggen dat 3D-schermen niet noodzakelijkerwijs in de natuur voorkomen - tenzij men de koppotigen beschouwt, waaronder de inktvis en de octopus, als een levend 3D-scherm dat zijn structuur kan veranderen en complexe vormen en texturen kan creëren voor camouflagedoeleinden of sleepcontrole (zie video). Nutsvoorzieningen, een onderzoeksteam van de Universiteit van Iowa en de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign ontwikkelt een slimme huid geïnspireerd op de koppotige die kan worden gebruikt in 3D-schermen, als interfaces voor slechtzienden, en om de weerstand van zeevoertuigen te helpen verminderen.

In een studie gepubliceerd in Geavanceerde materiaaltechnologieën , het team, onder leiding van Caterina Lamuta, assistent-professor werktuigbouwkunde aan de Universiteit van Iowa, evenals Sameh Tawfick en Nancy Sottos, professoren aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign, ontdekte dat het gebruik van gedraaide en opgerolde polymeervezels om kunstmatige spieren te creëren lichtgewicht slimme skins zou kunnen produceren die in staat zijn tot fijne beweging en vormmodulatie.

Bij koppotigen, voxels worden aangestuurd door de papillenspieren van het dier, waardoor hun huid verschillende vormen kan aannemen, naar buiten steken, en in fracties van seconden nieuwe vormen aannemen (zie video, zie filmpje). Het team liet zich inspireren door de papillen van koppotigen om digitale textuurvoxels (DTV's) te reproduceren van gedraaide spiraalvormige kunstmatige spieren (TSAM's). Met een ingangsspanning van slechts 0,2 V/cm, TSAM's bieden een slag van 2000% en een ruwheidsprofiel variërend van enkele microns tot een centimeter. "Deze lichtgewicht gedraaide spiraalvormige kunstmatige spieren hebben het potentieel om zware en omvangrijke apparaten te vervangen die zijn gebaseerd op conventionele elektrische en pneumatische actuatoren, " zei Lamuta. "We activeren deze huid met behulp van kleine elektrische impulsen in plaats van zware stroombronnen en luidruchtige luchtcompressoren, wat zorgt voor een preciezere beweging en algemeen gebruiksgemak."

Een reeks individueel bestuurde TSAM's is ingebed in een zacht materiaal om een ​​zachte, rekbaar, en slimme huid, in staat om een ​​potentieel onbeperkt aantal uitvoerstructuren en -vormen uit te voeren (zie video). "De DTV's bieden wat we on-demand texturen en patronen noemen, "zei Lamuta. "Omdat onze DTV's zo licht en flexibel zijn, wij geloven dat het gebruik ervan de weg kan effenen voor verschillende toepassingen, variërend van de hydrodynamische weerstandscontrole van onderwatervoertuigen en robots, tot de ontwikkeling van 3D-displays en haptische feedbackapparaten voor virtual reality en robotchirurgie".

Het werk van Lamuta en haar team werd ondersteund door het Beckman Institute for Advanced Science and Technologies aan de University of Illinois Urbana-Champaign, het Amerikaanse Office of Naval Research, de Nationale Wetenschapsstichting, en de Amerikaanse luchtmacht.