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  褶皺，裂縫，折痕等微納結(jié)構(gòu)廣泛存在于各類生物表面上，例如章魚、水母的皮膚，花瓣表層，和人（衰老后）的皮膚等等。近年來，具備類似微納紋理的智能軟材料受到了大量研究者的關(guān)注。此類材料一般具有光、熱、濕氣等響應(yīng)基團和薄膜-軟底組成的多層和多尺度結(jié)構(gòu)。這些材料在智能窗戶、力學傳感器、動態(tài)光學器件、微流控和信息加密存儲等領(lǐng)域已得到廣泛關(guān)注和應(yīng)用。

  近日，來自美國康涅迪格大學的孫陸逸（Luyi Sun）教授和曾嵩山博士（Songshan Zeng）以及來自西南交通大學的蔣晗（Han Jiang）教授等研究人員，以厚度可變的金屬納米層作為硬膜，以聚二甲基硅氧烷（PDMS）或聚乙烯醇（PVA）等作為軟層，制備了一系列多功能智能材料器件。其中，該團隊通過調(diào)整納米金屬層的厚度，可調(diào)控其透光率，反射率和光熱響應(yīng)等性能。因此，此納米金屬層可跟上述軟層材料互相作用協(xié)調(diào)而產(chǎn)生應(yīng)變或光響應(yīng)的褶皺或裂縫等微納結(jié)構(gòu)，或發(fā)生薄膜干涉結(jié)構(gòu)色。研究人員根據(jù)這些特征制備了一系列器件，它們具有刺激響應(yīng)的可調(diào)光散射或光屏蔽性能，或具有做可光刻圖案和濕度響應(yīng)結(jié)構(gòu)色等特性。這些器件可應(yīng)用于信息加密、智能窗戶、可擦寫表面、濕度傳感器、壓力傳感器等多種場景。相關(guān)論文“Dynamic multifunctional devices enabled by ultrathin metal nanocoatings with optical/photothermal and morphological versatility”發(fā)表在《PNAS （美國國家科學院院刊）》 (PNAS 2022 Vol. 119 No. 4 e2118991119) 上，第一作者為曾嵩山博士，通訊作者為孫陸逸教授和蔣晗教授。

圖1. 基于性能和形貌可調(diào)的金屬納米層的多功能器件

  該工作是孫陸逸教授團隊近期在智能材料領(lǐng)域的最新進展之一。過去幾年中，該團隊提出了融合生物啟發(fā)設(shè)計，表面形貌工程和多尺度構(gòu)筑的新策略，制備了一批具有刺激響應(yīng)性能的智能材料體系。比如，該團隊利用基于可調(diào)裂縫的光屏蔽體系，制備了一系列基于熒光的動態(tài)可調(diào)力致變色器件（Nat. Commun. 2016, 7:11802, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1803168, Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2001472）, 并將此設(shè)計擴展到基于可見光的多響應(yīng)變色體系（Mater. Horiz. 2020, 7, 164）和應(yīng)用于動態(tài)隱身加密的熱輻射調(diào)節(jié)器（Mater. Today 2021, 45, 44）。與此同時，該研究團隊也利用可調(diào)折痕或褶皺對光散射的動態(tài)變化，制備了一系列對濕汽具有不同響應(yīng)模式的褶皺結(jié)構(gòu)（Adv. Mater. 2017, 29, 1700828）。在此基礎(chǔ)上，他們研發(fā)出具有可調(diào)濕汽響應(yīng)模式的光刻褶皺體系 (Adv. Funct. Mater. 2020, 31, 2009481) 和具備光、力、電、磁等多響應(yīng)的褶皺體系 （Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2100612. ），并開發(fā)出了一種褶皺驅(qū)動的三維管狀結(jié)構(gòu)體系，用于三維可拉伸電子器件（Mater. Horiz. 2020, 7, 2368）。其中，作為這些工作的主要參與者，曾嵩山博士均為上述文章的第一作者。

  原文鏈接：https://www.pnas.org/content/119/4/e2118991119

  下載：Dynamic multifunctional devices enabled by ultrathin metal nanocoatings with optical/photothermal and morphological versatility