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杨洪教授团队在《自然通讯》杂志发表新型仿生材料研究成果
 
发布时间: 2016-12-23         浏览次数: 703

日前,我院杨洪教授课题组在高分子仿生科学领域取得阶段性进展,科研团队研制了植物藤蔓仿生高分子材料,并可以通过光源的变化来调控仿生材料的运动模式。

植物的藤蔓,在外界刺激(如:阳光、湿度等)条件下,能够可逆地改变自身的姿态,攀附在外界物体上向外生长;其运动姿态可以如图a所示,分解为弯曲和手性卷曲(左旋或右旋)两种基本模式。科学家们根据藤蔓的内部结构,仿生研制了大量刺激响应形变材料,来实现弯曲和手性卷曲。然而,前人研究普遍存在的一个关键科学问题是:弯曲和手性卷曲两种运动模式只能在不同的仿生材料体系中实现;而无法像植物藤蔓那样,一种单一的材料可以完成两种运动模式,并且能在不同的刺激条件下实现运动模式的互变转换。

科研团队利用偶氮苯顺反异构效应和光热转换效应,设计了一种双层双配方的液晶弹性体材料,巧妙地解决了这一科学难题。如图b-c所示,上层弹性体材料体系中含有偶氮苯液晶基元和近红外有机小分子染料YHD796而下层材料体系中却不含有偶氮苯液晶基元。在紫外光照条件下,整个材料只有上层做出弯曲响应,而下层无响应性,所以宏观材料产生弯曲形变;而在近红外光刺激条件下,上下两层都会产生收缩运动,因为两层的分子取向角度不同,导致宏观材料产生左旋或右旋的卷曲。

该工作日前发表在《自然通讯》杂志(Wang, M.; Lin, B.; Yang, H.*“A Plant Tendril Mimic Soft Actuator with Phototunable Bending and Chiral Twisting Motion Modes”. Nature Communications, 2016, 7, 13981.)。


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