近日，中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院醫(yī)工所仿生智能材料課題組副研究員杜學(xué)敏（第二通訊作者單位）與華東師范大學(xué)研究員張利東（第一通訊作者單位）合作，設(shè)計出了一種“不知疲倦”、快速響應(yīng)的聚合物智能薄膜。這一成果日前發(fā)表在《先進(jìn)材料》（Advanced Materials）上 (DOI: 10.1002/adma.201702231)。
通常，聚合薄膜要擁有快速響應(yīng)、“不知疲倦”的運動特性，就需要犧牲材料的機械性能。這款新的復(fù)合薄膜通過別出心裁的材料選擇與陣列化通道設(shè)計，薄膜在丙酮的蒸汽氛圍中，會“不知疲倦”翩然起舞，并可以將薄膜卷曲成各種可控復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這是由于溶劑分子在薄膜中實現(xiàn)了差異化溶脹，進(jìn)而驅(qū)動薄膜發(fā)生復(fù)雜形變運動。更為重要的是，該智能薄膜經(jīng)過溶劑氛圍數(shù)天的反復(fù)刺激，仍然保持著優(yōu)異的機械性能。
智能薄膜定向卷曲，模擬花朵運動及在溶劑氛圍中的持久運動（由上至下）
該薄膜可通過不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)定向運動，因此，可以用于監(jiān)控空氣中的丙酮濃度。此外，還可以用于驅(qū)動其他材料、器件運動，更重要的是，這種“不知疲倦”的薄膜賦予了智能高分子材料全新的運動特性。讓惰性高分子“不知疲倦”地運動起來，媲美自然界中復(fù)雜的運動方式，將大大推動聚合物材料在傳感器、人工肌肉、柔體機器人等領(lǐng)域的重要應(yīng)用。
聚偏氟乙烯/聚乙烯醇雙層膜的仿生形變；ò晷螤畹碾p層膜吸收丙酮分子產(chǎn)生像蘿卜花一樣的形變運動。利用此種仿生運動設(shè)計的薄膜傳感器，可以長時間連續(xù)監(jiān)測環(huán)境中丙酮濃度。當(dāng)環(huán)境中丙酮濃度過高時，傳感器自發(fā)形變接通電路，電燈亮。當(dāng)丙酮濃度逐漸降低時，傳感器恢復(fù)到原來形狀斷開電路，電燈滅，從而利用電燈的變化來告知環(huán)境中丙酮蒸汽濃度的高低。
該研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省創(chuàng)新團(tuán)隊、深圳市孔雀團(tuán)隊等的項目支持。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201702231/abstract
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