它们有成千上万个，光线照在以几何图案排列在脸上的透镜方阵上，光线折射穿过比头发丝还小的透明土丘。

　　一只苍蝇的眼睛拥有大约4000个微型透镜，蜜蜂的数量是它的两倍。然而，这些透镜并不属于复眼，而是属于聚二甲基硅氧烷——一种柔性聚合物，长期以来一直是内布拉斯加州的斯蒂芬·莫林和他的化学家同事们的首选。

　　在工程师杨瑞国(音译)和格雷森·明尼克(音译)的帮助下，莫林的团队现在可以将微小的胶状透镜排列并固定在弹性材料上，从而实现更大的成就。通过在材料上雕刻类似于沟渠的东西，然后让温度变化或集水的液体通过这些通道，研究人员还可以在几秒钟内扩大或缩小透镜——在这个过程中改变它们的放大倍率、焦距和其他光学特性。

　　昆虫和甲壳类动物进化出多面体的眼睛来描绘古代环境的全景，莫林的团队正在展望未来:例如，通过按需控制，将信号投射到嵌入在柔软机器人皮肤上的传感器上。

　　“我们今天拥有的人工微透镜是相对静态的，”内布拉斯加州大学林肯分校的化学副教授莫林说。“它们有固定的焦距和尺寸。它们是由能提供你想要的透镜特性的材料制成的，但它们实际上没有任何动态特性。”

　　为了增加这种缺失的动力，莫林和他的同事们转向水凝胶，这是一种注入水的聚合物，使柔软的隐形眼镜具有柔韧性。在过去，该团队通过物理方法将水凝胶岛粘附到硅胶材料上，这本身就是一项看似困难的壮举。但是足够的搅拌，或者注入足够的水，不可避免地会使岛屿从硅胶基座上分离出来。

　　莫林说:“问题在于，将这些因素以一种协同作用的方式放在一起还没有建立起来。”“目前还没有任何东西能把这两种材料放在一个强大的长期平台上。”

　　莫林知道，要克服这一挑战，就意味着要用化学联系来补充物理联系。博士生约翰·卡皮坦和他的团队首先在透明硅胶上涂上有图案的等离子体处理，涂上有策略的分子群和锂基化合物，沉积水凝胶岛，然后应用合适波长的紫外线。这种光引发了高活性自由基的释放，这些自由基在不同的分子群之间跳跃，本质上是传播链，这些链既从硅树脂本身伸出来，又穿过新形成的结构，使其稳定下来。

　　“当一切都说完了，”莫林说，“你就有了一个整体结构。

　　“现在，除了物理部分，还有这个化学元素。这才是真正的秘诀。”

　　莫林和他的同事们会“积极地”测试这个庞然大物的速度。他们往上面泼水。他们拉伸硅胶，扭曲它。他们拍了几片胶带，把它们撕掉，试图把镜片带走。他们甚至给它洗了个超声波浴，用通常用于清洁珠宝、电子产品和其他容易产生污垢的产品的频率给它加码。显微镜下的镜头顽强地经受住了这一切。

　　莫林说:“当我们完成后，我们非常满意它们被很好地固定在那里。”

　　由博士生布伦南·沃茨(Brennan Watts)领导的另一系列实验将很快测试并展示这种镜片的实际效果。在其中一个实验中，研究小组将光线照射在内布拉斯加N上，将其投射到一系列水凝胶透镜上，在这些透镜之外，放置了一台显微镜来观察所产生的图像。当研究人员用冷水冲洗支撑这些透镜的材料时，内布拉斯加N看起来很清晰，焦点清晰。把水调到178华氏度后，几秒钟后，镜头就缩小了，N也随之模糊了。

　　令他们惊讶的是，研究小组后来发现，焦点的变化并非源于透镜的尺寸或曲率的变化，而主要是由于所谓的折射率的变化。光在通过不同的介质——空气、水、人眼时，以不同的速度传播，而这些速度的变化对应于光在不同角度的折射或弯曲。当水凝胶受热，透镜收缩时，它们实际上排出了一些水分——增加了它们的密度，改变了它们的折射率，最终模糊了N的图像。

　　Morin说，这种动态的适应性预示着这种设计在微型投影系统中的应用，化学家也对它在生物学上的潜在应用很感兴趣。由于水凝胶通常模拟复杂生物体细胞之间的胶状网络，因此研究人员在尝试在生物环境外培养细胞或组织时通常倾向于使用水凝胶。

　　机械与材料工程副教授Yang设计了一种装置，使Morin的实验室不仅可以精确控制其沉积的水凝胶透镜的大小、图案和组成，还可以精确控制它们所处的硅胶的方向和张力。莫林说，这种精确度，再加上团队可逆操纵镜片本身的能力，可能会为生物材料和生物医学工程领域的工作人员提供更多的培养选择。

　　他说:“这似乎是合理的，这些类型的大小和硬度的动态变化以及这种性质的东西将对其中包含的任何生物产生深远的影响。”“我们还没到那一步，但我们肯定对这些问题感兴趣。”

　　莫林花了数年时间试验有机硅和其他聚合物，对他来说，适应性材料的实际考虑是哲学上的，也是哲学上的。他说，将水凝胶隐形眼镜附着在硅胶上有一个合理的理由:它的弹性减轻了隐形眼镜膨胀和收缩带来的一些压力，帮助它比其他更脆的材料保持更长的抓地力。

　　但这位化学家也热衷于重新考虑制造出来的东西的物理和功能刚性——通过一个新的透镜观察材料和结构，误差在几千倍左右。

　　他说:“我认为，对于我们为什么想要适应环境的材料，存在一些困惑。”“我认为这是我们设计和制造材料的方式，我想这可以追溯到我们最初开始制造东西的时候。

　　“我一直认为，如果100年后，我们制造的材料能够适应我们的成长和变化，而不是被设计成始终保持不变，那就太好了。”当然，这项工作只是其中的一个缩影。但这就是我的想法。这就是适应性材料能给我们带来的。”

　　该团队还包括内布拉斯加州的黄能健和马克·罗斯，他们在《高级功能材料》杂志上报告了这一发现。研究人员得到了陆军研究办公室和国家科学基金会的支持。