这些柔软的活性材料会因机械应力（压缩、拉伸或扭曲）而发光。图片来源：加州大学圣迭戈分校工程学院
科技日报记者 张梦然
美国加州大学圣迭戈分校研究人员开发出一种藻类制成的柔软且耐用的材料，这些材料可响应机械应力（压缩、拉伸或扭曲）而发光。这项工作的灵感来自于海滩赤潮事件期间观察到的生物发光波。研究发表在最新一期《科学进展》上。
这些材料不需要电子设备，也不需要外部电源，研究人员展示了如何利用自然的力量将机械刺激直接转化为光发射。
该生物发光材料的主要成分是甲藻和一种称为藻酸盐的海藻聚合物。这些元素混合形成解决方案，然后使用3D打印机对其进行处理，以创建各种形状，例如网格、螺旋、蜘蛛网、球、块和金字塔状结构。最后一步是对3D打印结构进行固化。
当材料受到压缩、拉伸或扭曲时，其中的甲藻会发出光来作出反应。这种反应模仿了海洋中发生的情况——甲藻产生闪光作为捕食者防御策略的一部分。在测试中，当研究人员按压这些材料并在其表面描绘图案时，这些材料就会发光，甚至也足够敏感，滚动的泡沫球的重量即可触发发光。
由于施加的应力越大，发光越亮。研究人员量化这种行为并开发了一种数学模型，根据所施加机械应力的大小来预测发光强度。他们还在材料上涂上特殊保护层，使材料可在海水中储存长达5个月，而不会失去其形状或生物发光特性。
新研究展示了一种简单的方法，将生物体与非生物成分结合起来，制造出能自我维持并对自然界中发现的基本机械刺激敏感的新型材料。
研究人员设想这一材料可用作机械传感器来测量压力、应变或应力，其潜在的应用还包括使用光信号进行治疗或控制药物释放的柔性机器人和生物医学设备。