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能愈合的“超級變色皮膚”誕生!天津大學(xué)封偉教授團隊Angew封面文章!

來源:天津大學(xué)      2022-02-18
導(dǎo)讀:新買的包包可以變換顏色,不小心刮破的衣服能像皮膚一樣愈合,車漆剮蹭后澆點水就嶄新如初……這些科幻電影般的場景正以肉眼可見的速度成為現(xiàn)實。日前,天津大學(xué)封偉教授團隊成功研發(fā)新型智能材料。這種新材料很“聰明”,不僅能變色,還有形狀記憶和自愈合功能。該研究得到國家自然科學(xué)基金委資助,已當(dāng)選為國際權(quán)威期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》封面文章。

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新買的包包可以變換顏色,不小心刮破的衣服能像皮膚一樣愈合,車漆剮蹭后澆點水就嶄新如初……這些科幻電影般的場景正以肉眼可見的速度成為現(xiàn)實。日前,天津大學(xué)封偉教授團隊成功研發(fā)新型智能材料。這種新材料很“聰明”,不僅能變色,還有形狀記憶和自愈合功能。該研究得到國家自然科學(xué)基金委資助,已當(dāng)選為國際權(quán)威期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》封面文章。

對于高分子材料科學(xué)家而言,自然界中很多生物所具有的“自適應(yīng)變色偽裝能力”一直是非常重要的研究方向,仿生自然界生物體的智能變色隱身機制,開發(fā)新型仿生智能變色材料與技術(shù),對生產(chǎn)生活、國防工業(yè)等領(lǐng)域具有重大意義。同時,很多高分子材料如橡膠、塑料、涂料、纖維等都是重要的工業(yè)材料,每年磨損消耗巨大,提高先進高分子材料的使用壽命能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟和社會效益。

天津大學(xué)封偉教授團隊受自然界變色龍智能變色機制啟發(fā),將動態(tài)共價硼酸酯鍵引入主鏈型膽甾相液晶彈性體中,同時利用熱激發(fā)動態(tài)B-O鍵交換特性,實現(xiàn)了變色薄膜的任意顏色和三維形狀可控編程,并且其形狀和顏色能夠通過改變溫度實現(xiàn)可逆調(diào)控,成功研發(fā)新型智能材料——“智能變色液晶高分子薄膜”。這種新材料厚度只有200微米,兼具力致變色、形狀可編程和優(yōu)異的室溫自修復(fù)能力:在被拉伸時可以發(fā)生顏色變化;被切斷后在斷口處加幾滴水,一段時間后材料就能重新愈合,從而具有更長的使用壽命。該材料還擁有“記憶編程”特性,可以被拉伸成任意二維或三維形狀并保持不變,當(dāng)材料加熱到相變溫度以上后,又能恢復(fù)到最初的形狀。

據(jù)封偉教授表示,這項研究提供了一種簡單、通用的方法,為智能仿生變色偽裝材料、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)和軟體機器人等技術(shù)的發(fā)展開辟了新道路,在服裝、包裝材料等方面也有巨大應(yīng)用潛力。


https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.202116219

Innenrücktitelbild:動態(tài)共價硼酸酯鍵實現(xiàn)的機械變色、形狀可編程和自愈膽甾型液晶彈性體(Angew. Chem. 9/2022)

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