近日，中科院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院副研究員杜學(xué)敏與華東師范大學(xué)研究員張利東合作，設(shè)計出了一種“不知疲倦”、快速響應(yīng)的聚合物智能薄膜。相關(guān)成果日前發(fā)表于《先進(jìn)材料》。

聚合薄膜要擁有快速響應(yīng)、“不知疲倦”的運動特性，通常要犧牲材料的機械性能。新復(fù)合薄膜通過材料選擇與陣列化通道設(shè)計，在丙酮的蒸汽氛圍中會“不知疲倦”地翩然起舞，并可將薄膜卷曲成各種可控復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這是由于溶劑分子在薄膜中差異化溶脹，進(jìn)而驅(qū)動薄膜發(fā)生復(fù)雜形變運動。更重要的是，該智能薄膜經(jīng)過溶劑氛圍數(shù)天的反復(fù)刺激，仍保持著優(yōu)異的機械性能。該薄膜可通過不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計實現(xiàn)定向運動，因此可以用于監(jiān)控空氣中的丙酮濃度。

智能薄膜定向卷曲

模擬花朵運動

在溶劑氛圍中持久運動

聚偏氟乙烯/聚乙烯醇雙層膜的仿生形變。

花瓣形狀的雙層膜吸收丙酮分子產(chǎn)生像蘿卜花一樣的形變運動。利用此種仿生運動設(shè)計的薄膜傳感器，可以長時間連續(xù)監(jiān)測環(huán)境中丙酮濃度。當(dāng)環(huán)境中丙酮濃度過高時，傳感器自發(fā)形變接通電路，電燈亮。當(dāng)丙酮濃度逐漸降低時，傳感器恢復(fù)到原來形狀斷開電路，電燈滅。利用電燈的變化來告知環(huán)境中丙酮蒸汽濃度的高低 。

此外，它還可用于驅(qū)動其他材料、器件運動。這種“不知疲倦”的薄膜賦予了智能高分子材料全新的運動特性，讓惰性高分子“不知疲倦”地運動起來，可媲美自然界中復(fù)雜的運動方式。它將大幅推動聚合物材料在傳感器、人工肌肉、柔體機器人等領(lǐng)域的重要應(yīng)用。