受鱿鱼和章鱼启发，新屏幕无需电子设备即可存储和显示加密图像

Josiah02 · 发表于 2024-9-19 12:19:36

受鱿鱼启发而发明的柔性屏幕可以像计算机一样存储和显示加密图像——使用磁场而不是电子设备。密歇根大学工程师在《先进材料》杂志上发表了这项研究。
“这是机械材料首次利用磁场进行系统级加密、信息处理和计算。与一些早期的机械计算机不同，这种设备可以戴在你的手腕上，”沃尔夫冈·保利大学化学工程教授、这项研究的共同通讯作者乔格·拉汉恩 (Joerg Lahann) 说。
研究人员的屏幕可用于任何光线和电源不方便或不受欢迎的场合，包括衣服、贴纸、身份证、条形码和电子书阅读器。当将一块屏幕放在标准磁铁附近时，它可以让每个人都看到一幅图像；当将一块屏幕放在一组复杂的磁铁上时，它可以让每个人都看到一幅私人加密图像。磁铁阵列就像一个加密密钥。
“这种设备可以编程，只有当提供正确的密钥时才显示特定信息。而且没有代码或电子设备可以被黑客入侵，”密歇根大学材料科学与工程系助理教授兼共同通讯作者 Abdon Pena-Francesch 说道。“这也可以用于变色表面，例如伪装机器人。”
图片来源：密歇根大学工程学院
摇晃屏幕会擦除显示屏上的内容（就像 Etch-A-Sketch 一样），只不过图像被编码在屏幕内部磁珠的磁性中。当显示屏再次暴露在磁场中时，图像就会恢复。
这些珠子就像像素一样，在橙色和白色半球之间翻转。珠子的橙色半球含有微小的磁性粒子，当暴露在磁场中时，它们会向上或向下旋转，提供显示图像所需的颜色对比度。
将像素暴露在磁铁下，它们将在拉动或推动磁场中显示白色或橙色——这种状态称为极化。对于一些由氧化铁磁性粒子制成的像素，可以用相对较弱的磁场改变极化。但同样包含钕粒子的像素的极化更难改变——需要强磁脉冲。
将屏幕置于具有不同强度和方向的磁铁网格上，可以选择性地改变屏幕某些部分的极化，导致在相同磁场方向下，一些像素翻转为白色，而其他像素翻转为橙色。这就是图像的编码方式。
然后，图像可以在任何弱磁场（包括普通磁铁）下显示。但由于氧化铁粒子可以用相对较弱的磁场重新编程，因此可以使用第二个磁栅显示私人图像，该磁栅可以选择性地重写屏幕某些区域的翻转方式。当返回到标准磁铁时，氧化铁像素会恢复到其原始极化以显示公共图像。
可以从单个公共图像显示多个私有图像，每个私有图像都有一个唯一密钥。解码密钥也可以编程为仅与特定编码密钥一起使用，以提高安全性。
色素囊覆盖了这只鱿鱼标本的大部分表面。图片来源：Jeremy Little，密歇根工程学院
研究团队通过研究鱿鱼和章鱼来确定屏幕的分辨率，它们通过扩张和收缩皮肤中的色素囊来改变颜色。
“如果珠子太小，颜色变化就会变得太小而无法看到，”密歇根大学材料科学与工程博士生、这项研究的第一作者 Zane Zhang 说道。“鱿鱼的色素囊具有优化的尺寸和分布，可以提供高对比度，因此我们调整了设备的像素以匹配它们的尺寸。”

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