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

聚合薄膜要擁有快速響應、“不知疲倦”的運動特性，通常要犧牲材料的機械性能。新復合薄膜通過材料選擇與陣列化通道設計，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雜結構。這是由于溶劑分子在薄膜中差異化溶脹，進而驅動薄膜發(fā)生復雜形變運動。更重要的是，該智能薄膜經過溶劑氛圍數天的反復刺激，仍保持著優(yōu)異的機械性能。該薄膜可通過不同的結構設計實現定向運動，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生像蘿卜花一樣的形變運動。利用此種仿生運動設計的薄膜傳感器，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。當丙酮濃度逐漸降低時，傳感器恢復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、柔體機器人等領域的重要應用。