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據(jù)報道,國際知名學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)子刊《自然•通訊》 (Nature Communications)近日發(fā)表了東華大學(xué)纖維材料改性國家重點實驗室王宏志教授課題組(以下簡稱為“AFMG課題組”)和佐治亞理工大學(xué)艾爾莎•瑞秋曼尼斯(Elsa Reichmanis) 教授課題組合作撰寫的論文《基于分子通道驅(qū)動的變形-變色多功能致動薄膜》(“Molecular-ChannelDriven Actuator with Considerations for MultipleConfigurations and Color Switching”) (DOI:10.1038/s41467-018-03032-2),報道了研究團隊在智能致動材料領(lǐng)域取得的最新進展。東華大學(xué)系該論文第一完成單位,材料學(xué)院博士畢業(yè)生穆九柯(現(xiàn)為美國德克薩斯大學(xué)達拉斯分校博士后)與美國西北大學(xué)博士后王剛系共同第一作者,王宏志教授、艾爾莎•瑞秋曼尼斯教授以及東華大學(xué)材料學(xué)院張青紅研究員為共同通訊作者。
在大自然中,各色各樣的生物能夠賴以生存,其重要基礎(chǔ)之一在于對光、熱、濕度以及磁場等外部刺激具有不同程度的自適應(yīng)響應(yīng)行為。而這些行為的形成與納米分子通道息息相關(guān)。納米分子通道廣泛存在于活體細胞及生物組織中,并在小分子的輸運與存儲過程中起到不可替代的作用。例如,我們常見的含羞草、捕蠅草等植物,它們之所以能夠?qū)ν庠诃h(huán)境產(chǎn)生響應(yīng)性,其原理就是通過分子通道實現(xiàn)組織中水分子的再分配,從而引起組織細胞液體的壓力差來實現(xiàn)運動行為的。受自然界啟發(fā),東華大學(xué)AFMG課題組與合作單位對大量材料進行了廣泛研究。在此次發(fā)表的論文中,研究團隊提出了一種基于納米通道機理的自適應(yīng)氣體響應(yīng)的驅(qū)動材料,及其能夠感知外界氣體種類及濃度變化并產(chǎn)生相應(yīng)的主動變形行為。
據(jù)悉,研究團隊目前已在實驗室開發(fā)了一種基于商品化全氟磺酸樹脂的氣體響應(yīng)致動材料,其響應(yīng)速度極快(響應(yīng)時間短至0.25 s)且性能穩(wěn)定。基于這種致動材料,團隊獲得了一種具有體表溫度與濕度調(diào)節(jié)作用的智能面料,該面料在人體溫度和濕度發(fā)生變化時,可產(chǎn)生開/關(guān)孔道致動行為,進而對體表濕熱環(huán)境進行有效調(diào)節(jié),提高人體體表舒適感。同時,研究團隊還將該材料與光子晶體技術(shù)結(jié)合,設(shè)計出了一種可根據(jù)空氣濕度變化產(chǎn)生變形-變色雙重響應(yīng)能力的智能薄膜。該項研究得到國家自然科學(xué)基金、上海市優(yōu)秀學(xué)術(shù)帶頭人、上海市東方學(xué)者跟蹤計劃等項目和人才計劃的大力支持。
(體表濕熱調(diào)節(jié)智能布料及變形-變色雙響應(yīng)薄膜研究示意圖) |