《自然通讯》发表我校在智能致动材料领域最新研究成果

发布时间:2018-02-12发布部门:科研处

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国际知名学术期刊《自然》(Nature)子刊《自然通讯》 (Nature Communications)近日发表了我校纤维材料改性国家重点实验室王宏志教授课题组(以下简称为“AFMG课题组”)和佐治亚理工大学艾尔莎瑞秋曼尼斯(Elsa Reichmanis) 教授课题组合作撰写的论文《基于分子通道驱动的变形-变色多功能致动薄膜》(“Molecular-ChannelDriven Actuator with Considerations for MultipleConfigurations and Color Switching”) (DOI:10.1038/s41467-018-03032-2),报道了研究团队在智能致动材料领域取得的最新进展。我校系该论文第一完成单位,我校材料学院博士毕业生穆九柯(现为美国德克萨斯大学达拉斯分校博士后)与美国西北大学博士后王刚系共同第一作者,王宏志教授、艾尔莎瑞秋曼尼斯教授以及我校材料学院张青红研究员为共同通讯作者。

在大自然中,各色各样的生物能够赖以生存,其重要基础之一在于对光、热、湿度以及磁场等外部刺激具有不同程度的自适应响应行为。而这些行为的形成与纳米分子通道息息相关。纳米分子通道广泛存在于活体细胞及生物组织中,并在小分子的输运与存储过程中起到不可替代的作用。例如,我们常见的含羞草、捕蝇草等植物,它们之所以能够对外在环境产生响应性,其原理就是通过分子通道实现组织中水分子的再分配,从而引起组织细胞液体的压力差来实现运动行为的。受自然界启发,我校AFMG课题组与合作单位对大量材料进行了广泛研究。在此次发表的论文中,研究团队提出了一种基于纳米通道机理的自适应气体响应的驱动材料,及其能够感知外界气体种类及浓度变化并产生相应的主动变形行为。

据悉,研究团队目前已在实验室开发了一种基于商品化全氟磺酸树脂的气体响应致动材料,其响应速度极快(响应时间短至0.25 s)且性能稳定。基于这种致动材料,团队获得了一种具有体表温度与湿度调节作用的智能面料,该面料在人体温度和湿度发生变化时,可产生开/关孔道致动行为,进而对体表湿热环境进行有效调节,提高人体体表舒适感。同时,研究团队还将该材料与光子晶体技术结合,设计出了一种可根据空气湿度变化产生变形-变色双重响应能力的智能薄膜。该项研究得到国家自然科学基金、上海市优秀学术带头人、上海市东方学者跟踪计划等项目和人才计划的大力支持。

论文全文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-018-03032-2

 (体表湿热调节智能布料及变形-变色双响应薄膜研究示意图)


视频:   摄影: 穆九柯撰写:穆九柯  信息员:李盈颉  编辑:向娟

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