形状记忆的“智能”材料：光和热可使其自组装

　　华盛顿州立大学的研究人员已经开发出一种独特的，多功能的智能材料，可以在热或光的刺激下改变形状，从而自行组装和拆卸。他们已对这项工作申请了一项临时专利。

　　这是研究人员第一次能够将几种智能能力——包括形状记忆行为，光激活运动和自我修复行为——结合在一种材料中。他们将他们的工作发表在了美国化学学会(ACS)《应用材料与界面(Applied Materials & Interfaces)》杂志上。

　　这项工作由华盛顿州立大学机械与材料工程学院(MME)教授及Berry家族荣誉主任Michael Kessler教授以及机械与材料工程学院资深科学家Yuzhan Li领导，他们与橡树岭国家实验室的研究员Orlando Rios进行了和合作。

　　一种新的能够对光响应的智能材料，可以在折叠和展开的时候记住它自己的形状，并在遭受损坏的时候自我修复。

　　添加多功能性

　　可以对外部刺激如光或热作出反应的智能材料，已经成为了一个有趣的新鲜事物，当它们神秘地折叠和展开自己的时候，它们看起来是如此的神奇。它们有各种各样潜在的应用，如致动器，药物输送系统和自组装设备。例如，智能材料可以改变其形状来在太空卫星上展开一个太阳能电池板，而不需要电池供电的机械装置。

　　但是，智能材料还没有被广泛使用，因为它们很难制造，而且往往一次只能执行一个功能。研究人员也在艰难地对材料进行再加工从而使其特殊的性质可以不断地自行重复。

　　这个华盛顿州立大学的研究小组开发出了一种同时具有多种功能的材料，并且具有增加其他功能的潜力。

　　折叠和展开，记忆和治愈

　　该团队使用了一类被称为液晶网络(liquid crystalline networks，LCNs)的长链分子，它在一个方向上提供了有序性，从而赋予了材料独特的性能。研究人员利用了材料响应热刺激而发生变化从而引起一个独特的三元形状转变行为。他们添加了能响应偏振光的原子基团，并使用动态化学键来提高材料的再加工能力。

　　“我们已经知道这些不同的技术可以独立地工作，并试图以一种兼容的方式将它们结合在一起，”Kessler说。

　　我们得到的是一种能够对光响应的智能材料，可以在折叠和展开的时候记住它自己的形状，并在遭受损坏的时候自我修复。例如，该材料上的刀片刮伤可以通过紫外线照射进行修复。该物质的运动可以预先定制，其性能也可以调整。

　　橡树岭国家实验室的研究人员使用其纳米材料科学中心的设备来研究这种材料的独特能力背后的作用机制。

　　本研究是华盛顿州立大学“重大挑战(Grand Challenges)”计划的一部分，“重大挑战”计划是一系列针对大的社会问题的研究活动。具体来说，本项目是关于智能系统的挑战以及基础和急需材料主题。

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