东南大学杨洪教授课题组在《自然通讯》杂志发表新型仿生材料研究成果

发布者:李震发布时间:2016-12-24浏览次数:2903


日前,东南大学化学化工学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。该研究成果论文已于近日发表在国际知名学术刊物《自然》杂志的子刊《自然通讯》上。

植物的藤蔓,在阳光、湿度等外界条件刺激下,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。

东南大学化学化工学院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。

该研究工作获得了国家自然科学基金委(21374016项目)和江苏省优势学科的资助,学术论文日前发表在《自然通讯》杂志,论文第一作者为2014级博士生王猛同学。

(文章链接:http://www.nature.com/articles/ncomms13981

(化学化工学院)


(责任编辑:胡强  审核:施畅)


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