全国好！在科幻电影里，咱们连接看到神奇的变脸情节，像《闭幕者》里特工用液态金属改换外貌，《X战警：天启》里魔形女削弱变换仪表实践任务，可本质中却很难完毕。今天来一都了解一项可重新编程化学液体皮肤及基于它的软面具——《Human camouflage and expression via soft mask from reprogrammable chemical fluid skin》发表于《SCIENCE ADVANCES》！
一、连络布景：为何要研发软面具
在生存中，东说念主们会用化妆、戴普通面具来改换仪表，但这些要领都只可静态改换一次，远远够不上科幻电影里动态变脸的后果。在科研限制，天然对机器东说念主面部表情浪漫有所连络，但那些刚性驱动部件又大又吵，根柢没法用在东说念主脸上，况兼也不可改换面部景色和神志。是以，开发能让东说念主类完毕伪装和表情抒发的可一稔、主动、动态变脸面具，成了一个浩荡挑战。
二、软面具的筹办灵感：源于大天然的灵敏
天然界是最佳的老诚，许多生物都有私有的伪装和表情抒发才调。比如河豚，遭遇危机时会吸入大都液体让体魄彭胀、皮肤变形来吓退敌东说念主；还有变色龙，能凭据环境、温度和热诚改换皮肤神志，荫藏我方或传递信息。受这些生物启发，连络团队研发出了可重新编程化学液体皮肤，它像河豚皮肤雷同能靠液体变形，又像变色龙皮肤雷同能变色，基于这个皮肤，筹办出软面具。
三、软面具的神奇之处：千般功能大揭秘
（一）软面具完毕伪装与表情抒发
软面具主要由镶嵌液态金属加热纤维的变色名义、弹性名义、景色可编程名义以及提供驱动压力的化学流体构成。从下图能看到它的结构，许多热致变色微胶囊分辨在变色名义，通过浪漫液态金属加热纤维加热，就能调整变色名义神志。不同筹办的腔室在化学流体压力作用下会变形，让通盘皮肤随着变，完毕景色调整。基于这个旨趣，软面具能在至少八张东说念主脸之间切换，况兼很粗疏，戴在头上很贴合，启动时没声息还安全，能改换面部神志和景色，不论是机器东说念主一经东说念主戴上，都能收处所部变化和表情调治。
（二）可编程化学响应提供能源
为了让软面具生动变形，需要一个好用的驱动压力源。传统流体驱动要领用的泵、压缩机和阀门又大又复杂，还不得当用在东说念主机界面。连络团队提议了基于可逆产气化学响应的化学流体驱动要领，以可逆的氨溶液剖析响应为例，加热氨溶液会产生氨气，激动腔室彭胀变形；冷却后，氨气溶化，腔室恢复兴状。从下图能直不雅看到这个过程，况兼通过浪漫加热功率和时候，能调治驱动速率和腔室变景色态。基于这个要领，还提议了软可编程化学响应办法，给软面具变形提供能源，它柔嫩、可编程、定制性强，还轻便、无声，是软面具理念念的驱动形状。
（三）大面积可控变色的玄妙
在柔性表现和可一稔开拓限制，在可拉伸复杂曲面上完毕大面积可控变色相配迫切。连络团队提议的曲面架构，把大面积可控变色、可拉伸性和定制复杂曲面确立这些特色都集于零丁。这个架构里的液态金属加热纤维能调治相邻区域神志变化，不同加热功率下，单根液态金属加热纤维请示的变色区域宽度不同。况兼通过调治加热功率，能浪漫纤维达到的温度，取舍合适功率就能让热致变色微胶囊变色。这种变色名义不仅变色才调强，还很有弹性，保证了软面具的变形后果。和其他变色形状比，热致变色微胶囊决策制造简短、变色和变形互不纷扰，还能调出许多神志，神志富厚性也很好。
（四）可重新编程化学液体皮肤的私有魔力
可重新编程化学液体皮肤能对景色和神志特征进行编程调整。通过调治激活的液态金属加热纤维分辨，能浪漫特定区域神志变化，完毕图案和笔墨表现；筹办不同热致变色微胶囊分辨，能定制变色和调治变色阈值温度，完毕礼貌变色。它的神志变化和变形都是可逆的，在实验条款下，变形时候偶然100秒。有限元模拟也讲明了变形筹办的可靠性和准确性。
（五）软面具的筹办与制造：精密打造的科技产品
软面具的筹办和制造可不简短。它包含镶嵌液态金属加热纤维的变色名义和里面可变形腔室。为了让软面具贴合东说念主脸，连络团队用了参数化东说念主脸模子，通过3D扫描等形状得回面部信息，注册到模子里，再缩放模子得到软面具各层筹办所需的东说念主脸景色。具体经过，比如筹办可变形腔室时，要建设表面模子，通过插值、体素化等操作，找到最合适的筹办和压力参数。软面具的景色可编程名义还能回收材料、重新编程名义景色和改写筹办信息。
四、软面具的性能施展：实力考证
软面具经受了可重新编程化学液体皮肤的优点，能单独或联接调治景色和神志特征，完毕多种东说念主脸切换。在不同东说念主脸间切换的后果，况兼能通过不同中间门径酿成主见脸。
软面具遴荐隔热筹办，戴在东说念主脸上很安全，即使变色时，和东说念主体战争的内名义大部分区域温度都低于30°C。它的神志变化富厚性好，热致变色微胶囊能轮回变色500屡次，腔室变形也很耐用，在2个月的间歇性实验里都能正常使命。在不同温度环境下，软面具的变色时候会有变化，不外在得当东说念主类生存的常温环境里都能正常使用。
五、软面具的应用展示：曩昔已来
软面具戴在东说念主形机器东说念主头上，能让机器东说念主调治面部表情和姿势，机器东说念主戴上软面具后的生动施展，这为机器东说念主连络开拓了新标的。真东说念主戴上软面具，能屡次切换不同东说念主脸，糊弄面部识别系统。
软面具改换面部特征后，和运转脸的相似度大幅缩短，在实验的营业面部识别系统里，最低相似度能降到19%、64%和52%，都低于一般的判断阈值，生效完毕身份切换和秘密保护，就像科幻电影里的变脸场景走进了本质。
六、连络归来与权衡：执续探索新可能
这项连络生效作念出了能在本质中让东说念主变脸的软面具，和传统普通面具、现存的数字脸、机器脸、功能面具比，它在调治面部景色和神志、柔嫩度、可一稔性、可重新编程等方面都有很大上风。不外现在也有一些不及，软面具在动态使用时因短缺表情变化易被识别，氨气存在流露风险，热致变色决策的速率和可控性待擢升。曩昔将探索更安全的驱动期间和可拉伸电致变色器件。
七、一都来作念作念题吧
1、对于东说念主类伪装和表情的形状，以下说法正确的是（ ）
A. 东说念主类现在不错通过普通面具完毕动态多层面部变化
B. 电影中的面部伪装和表情形状在本质中已平淡应用
C. 现存连络中机器东说念主面部表情浪漫的刚性组件可用于东说念主类面部
D. 东说念主类可通过化妆或戴普通面具进行一次性外貌改换
2、可重新编程化学液体皮肤师法了哪些生物的特色（ ）
A. 仅师法了变色龙的变色特色
B. 仅师法了河豚的变形特色
C. 师法了河豚的变形和变色龙的变色特色
D. 师法了章鱼的伪装和变形特色
3、对于软面具的筹办和制造，下列说法造作的是（ ）
A. 软面具的筹办不需要计划与指挥者面部的贴合度
B. 哄骗参数化模子可将 3D 面部景色映射到低维向量空间
C. 制造软面具需要筹办并拼装多个不同功能的部件
D. 景色可编程名义可完毕材料回收和信息改写
4、软面具在本体使用中的上风不包括以下哪少许（ ）
A. 不错收处所部神志和景色的并立调治
B. 能够糊弄总共面部识别系统
C. 遴荐隔热筹办，使用安全
D. 具有细密的历久性
5、对于软面具现在存在的局限性，说法正确的是（ ）
A. 静态图片中面部仿真度较低
B. 氨溶液和氨气统统莫得流露风险
C. 热致变色决策的速率和可控性无需改良
D. 动态使用时因短缺表情变化易被认出
参考文件：
Yiding Zhong et al. Human camouflage and expression via soft mask from reprogrammable chemical fluid skin. Sci. Adv.11, eadq6141(2025).