Halftone-encoded 4D printing of stimulus-reconfigurable binary domains for cephalopod-inspired synthetic smart skins

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作者
Haoqing Yang,Haotian Li,Juchen Zhang,tengxiao Liu,H. Jerry Qi,Hong-tao Sun
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
卷期号:16 (1): 9931-9931
标识
DOI:10.1038/s41467-025-65378-8
摘要

Abstract Cephalopods exhibit versatile control over their optical appearance, texture, and shape for adaptive camouflage and signaling. Achieving such multi-feature dynamic control in synthetic materials remains a significant challenge. Here, we introduce a halftone-encoded 4D printing method that enables simultaneous and programmable control over optical appearance, mechanical properties, surface texture, and shape transformation within a single smart hydrogel film in response to various external stimuli ( e.g ., temperature, solvents, and mechanical stress)—a capability beyond existing synthetic materials. By encoding halftone binary patterns composed of highly crosslinked (“1”) and lightly crosslinked (“0”) domains, we spatially regulate localized polymer-solvent interactions and microstructural heterogeneities. The interplay, arrangement, and integration of these binary domains collectively dictate macroscale multifunctionality within a single material system. This binary encoding approach offers a simple yet powerful platform for designing multifunctional synthetic materials with complex, reconfigurable behaviors, unlocking opportunities in soft robotics, adaptive surface engineering, and secure information storage.
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