作者:焦德芳 陈彬 来源:中国科学报 发布时间:2022/2/17 12:14:31
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能愈合的“超级变色皮肤”诞生
天津大学封伟团队研发新型智能材料

 

新买的包包可以变换颜色,不小心刮破的衣服能像皮肤一样愈合,车漆剐蹭后浇点水就崭新如初……这些科幻电影般的场景正以肉眼可见的速度成为现实。

日前,天津大学材料科学与工程学院教授封伟团队成功研发新型智能材料。这种新材料不仅能变色,还有形状记忆和自愈合功能。该研究得到国家自然科学基金委资助,已当选为国际权威期刊《德国应用化学》封面文章。

对于高分子材料科学家而言,自然界中很多生物所具有的“自适应变色伪装能力”一直是非常重要的研究方向,仿生自然界生物体的智能变色隐身机制,开发新型仿生智能变色材料与技术,对生产生活、国防工业等领域具有重大意义。同时,很多高分子材料如橡胶、塑料、涂料、纤维等都是重要的工业材料,每年磨损消耗巨大,提高先进高分子材料的使用寿命能产生巨大的经济和社会效益。

封伟团队受自然界变色龙智能变色机制的启发,将动态共价硼酸酯键引入主链型胆甾相液晶弹性体中,同时利用热激发动态B-O键交换特性,实现了变色薄膜的任意颜色和三维形状可控编程,并且其形状和颜色能够通过改变温度实现可逆调控,成功研发新型智能材料——“智能变色液晶高分子薄膜”。

这种新材料厚度只有200微米,兼具力致变色、形状可编程和优异的室温自修复能力:在被拉伸时可以发生颜色变化;被切断后在断口处加几滴水,一段时间后材料就能重新愈合,从而具有更长的使用寿命。该材料还拥有“记忆编程”特性,可以被拉伸成任意二维或三维形状并保持不变,当材料加热到相变温度以上后,又能恢复到最初的形状。

封伟表示,这项研究提供了一种简单、通用的方法,为智能仿生变色伪装材料、自适应光学系统和软体机器人等技术的发展开辟了新道路,在服装、包装材料等方面也有巨大应用潜力。

 
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