近紅外（NIR）光響應(yīng)形變聚合物因其獨特的光響應(yīng)形狀轉(zhuǎn)變及驅(qū)動性能在驅(qū)動器、軟體機器人、機械工程以及航空航天等領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。NIR光是一種可精確調(diào)控的刺激源，通過對光線的調(diào)控可以對光響應(yīng)形變過程進行遠程精準(zhǔn)控制。目前NIR光響應(yīng)形變聚合物主要通過在聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)引入一定量碳納米管、石墨烯等具有光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的填料而制備得到，但該類方法面臨填料團聚等挑戰(zhàn)。填料團聚會顯著影響聚合物網(wǎng)絡(luò)的均一性，對所得NIR光響應(yīng)形變聚合物的機械性能、形變性能以及光響應(yīng)性等造成不利影響。
近日，浙江大學(xué)王立教授和俞豪杰副教授課題組受貽貝粘蛋白化學(xué)啟發(fā)，制備了一種不含光熱轉(zhuǎn)換填料的NIR光響應(yīng)形變聚合物。該聚合物由兒茶酚（Catechol）封端的聚乙二醇（PEG-Dopa）與Fe(III)在堿性（pH=11）條件下經(jīng)配位交聯(lián)后制得（圖1）。
圖 1. 聚合物的制備及結(jié)構(gòu)表征
聚合物網(wǎng)絡(luò)中形成的tris-Catechol-Fe (III) 配合物對NIR光有較強的吸收，使得聚合物表現(xiàn)出較強的光熱轉(zhuǎn)換能力。借助PEG鏈段的結(jié)晶/熔融相轉(zhuǎn)變行為，所制備的聚合物具有較好的NIR光響應(yīng)形變特性（圖2）。此外，利用Catechol-Fe (III) 配位鍵在高溫下的鍵交換，還可重塑聚合物的初始形狀。鑒于該聚合物良好的光響應(yīng)形變特性，對其在光控開關(guān)方面的應(yīng)用進行了探索，發(fā)現(xiàn)所得光控開關(guān)有靈敏的光響應(yīng)性能。
圖2. 聚合物的光熱轉(zhuǎn)換性能、光響應(yīng)形變性能
圖3. 聚合物在光控開關(guān)方面的應(yīng)用探索
以上成果于近期發(fā)表在Advanced Functional Materials上，論文題目為NIR light-triggered Shape Memory Polymers Based on Mussel-Inspired Iron-Catechol Complexes，第一作者為浙江大學(xué)梁瑞雪博士，通訊作者為浙江大學(xué)俞豪杰副教授。
論文信息：Adv. Funct. Mater. 2021, 2102621
論文鏈接：https://doi.org/10.1002/adfm.202102621
