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科幻電影場(chǎng)景成現(xiàn)實(shí) 新型智能材料具有自修復(fù)能力

發(fā)布日期： 2022-02-17 14:45:57 來(lái)源：中國(guó)科學(xué)報(bào)

新買(mǎi)的包包可以變換顏色，不小心刮破的衣服能像皮膚一樣愈合，車(chē)漆剮蹭后澆點(diǎn)水就嶄新如初……這些科幻電影般的場(chǎng)景正以肉眼可見(jiàn)的速度成為現(xiàn)實(shí)。

日前，天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授封偉團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)新型智能材料。這種新材料不僅能變色，還有形狀記憶和自愈合功能。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委資助，已當(dāng)選為國(guó)際權(quán)威期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》封面文章。

對(duì)于高分子材料科學(xué)家而言，自然界中很多生物所具有的“自適應(yīng)變色偽裝能力”一直是非常重要的研究方向，仿生自然界生物體的智能變色隱身機(jī)制，開(kāi)發(fā)新型仿生智能變色材料與技術(shù)，對(duì)生產(chǎn)生活、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域具有重大意義。同時(shí)，很多高分子材料如橡膠、塑料、涂料、纖維等都是重要的工業(yè)材料，每年磨損消耗巨大，提高先進(jìn)高分子材料的使用壽命能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

封偉團(tuán)隊(duì)受自然界變色龍智能變色機(jī)制的啟發(fā)，將動(dòng)態(tài)共價(jià)硼酸酯鍵引入主鏈型膽甾相液晶彈性體中，同時(shí)利用熱激發(fā)動(dòng)態(tài)B-O鍵交換特性，實(shí)現(xiàn)了變色薄膜的任意顏色和三維形狀可控編程，并且其形狀和顏色能夠通過(guò)改變溫度實(shí)現(xiàn)可逆調(diào)控，成功研發(fā)新型智能材料——“智能變色液晶高分子薄膜”。

這種新材料厚度只有200微米，兼具力致變色、形狀可編程和優(yōu)異的室溫自修復(fù)能力：在被拉伸時(shí)可以發(fā)生顏色變化;被切斷后在斷口處加幾滴水，一段時(shí)間后材料就能重新愈合，從而具有更長(zhǎng)的使用壽命。該材料還擁有“記憶編程”特性，可以被拉伸成任意二維或三維形狀并保持不變，當(dāng)材料加熱到相變溫度以上后，又能恢復(fù)到最初的形狀。

封偉表示，這項(xiàng)研究提供了一種簡(jiǎn)單、通用的方法，為智能仿生變色偽裝材料、自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)和軟體機(jī)器人等技術(shù)的發(fā)展開(kāi)辟了新道路，在服裝、包裝材料等方面也有巨大應(yīng)用潛力。(作者：焦德芳陳彬 )