香港大学(HKU)的研究人员设计了一种创新的像素化、柔软、变色系统，称为可变形凹面阵列(MoCA)。像素化、柔软、变色系统是可延展的结构，可以通过操纵光来改变颜色。它们广泛应用于各个行业，从感染时变色的医用绷带，到智能手机和平板电脑上的可折叠屏幕，以及将传感器集成到服装面料中的可穿戴技术。

该研究由香港大学机械工程学系AndersonHoCheungShum教授和中国科学院化学研究所李明珠教授共同指导，并由香港大学机械工程学系潘毅博士领导。香港大学。

该研究发表在《AdvancedScience》上，标题为“通过由2D光子晶体弹性体致动器组成的仿生可变形凹面阵列(MoCA)像素化响应结构颜色”。

香港大学研究人员制造的MoCA是一种薄的(其厚度相当于大约三根人发)橡胶状结构，由两层组成——顶层是光子晶体弹性体致动器(PC-EA)薄膜，底层是孔阵列——具有规则间隔的圆孔的格子。

PC-EA薄膜本身由两层组成：顶部的弹性体层(GPDMS)和下面的水凝胶层(pNIPAM)。

如果将乙醇添加到pNIPAM层中，它就会膨胀，产生的张力将弹性体GPDMS层向下拉到阵列中的孔中，产生称为可变形凹面(MoC)的碟状凹面形状，充当像素。凹面形成后，红光被阻挡，像素的可见颜色从红色变为蓝色。

MoCA的灵感来自于蝴蝶翅膀上的双色微凹结构，这种结构可以产生充满活力的虹彩色彩。

双色微凹面是阻挡某些波长的光的微小凹坑，根据光的角度和观察者的视角产生两种不同的颜色。在蝴蝶翅膀上，这些凹坑排列成规则的结构，称为光子晶体。

MoCA再现了蝴蝶翅膀的光子晶体，作为像素化变色系统的第一个例子，它是革命性的，该系统依靠平面和凹面结构来产生不同的颜色。

潘博士说：“MoCA的变色策略是通过改变其局部形态来实现的，特别是通过控制‘平面’和‘凹’状态之间的过渡。这使MoCA与其他像素化变色系统区分开来。”

另一个突破是像素中的颜色变化可以单独操纵，因为在MoCA中，每个像素都连接到一个单独的“管道系统”，通过该系统输送乙醇。

“我们使用多通道微流体引入和去除溶剂来操纵MoCA，为传统电致变色方法提供了一种补充方法，”潘博士解释道。

MoCA可用于伪造，例如隐藏在仅在特定条件下可见的衣服、图案或二维码等产品中。然而，香港大学团队的长期目标是利用MoCA背后的原理(软物质和微流体)来构建模仿并超越昆虫复眼能力的光学设备。

复眼包含多个光处理结构，与非复眼相比具有多种优势，例如更宽的视野和同时聚焦多个物体的能力。

沉教授解释说，人眼晶状体的变形使我们能够聚焦于不同的距离。MoCA的技术可以使单个单元变形(使形状从平面变为凹面)，可以用来创建多个可以单独改变焦点的镜头。

水晶镜片有其自身的优点，例如更强的聚焦能力、更高的分辨率和更好的色彩感知。

“结合了复眼和晶状体的光学装置，不仅可以模仿自然，而且可以超越自然，”岑教授说。