華盛頓州立大學(xué)的研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種獨(dú)特的，多功能的智能材料，可以在熱或光的刺激下改變形狀，從而自行組裝和拆卸。他們已對這項工作申請了一項臨時專利。

　　這是研究人員第一次能夠?qū)追N智能能力——包括形狀記憶行為，光激活運(yùn)動和自我修復(fù)行為——結(jié)合在一種材料中。他們將他們的工作發(fā)表在了美國化學(xué)學(xué)會(ACS)《應(yīng)用材料與界面(Applied Materials & Interfaces)》雜志上。

　　這項工作由華盛頓州立大學(xué)機(jī)械與材料工程學(xué)院(MME)教授及Berry家族榮譽(yù)主任Michael Kessler教授以及機(jī)械與材料工程學(xué)院資深科學(xué)家Yuzhan Li領(lǐng)導(dǎo)，他們與橡樹嶺國家實(shí)驗室的研究員Orlando Rios進(jìn)行了和合作。

　　一種新的能夠?qū)忭憫?yīng)的智能材料，可以在折疊和展開的時候記住它自己的形狀，并在遭受損壞的時候自我修復(fù)。

　　添加多功能性

　　可以對外部刺激如光或熱作出反應(yīng)的智能材料，已經(jīng)成為了一個有趣的新鮮事物，當(dāng)它們神秘地折疊和展開自己的時候，它們看起來是如此的神奇。它們有各種各樣潛在的應(yīng)用，如致動器，藥物輸送系統(tǒng)和自組裝設(shè)備。例如，智能材料可以改變其形狀來在太空衛(wèi)星上展開一個太陽能電池板，而不需要電池供電的機(jī)械裝置。

　　但是，智能材料還沒有被廣泛使用，因為它們很難制造，而且往往一次只能執(zhí)行一個功能。研究人員也在艱難地對材料進(jìn)行再加工從而使其特殊的性質(zhì)可以不斷地自行重復(fù)。

　　這個華盛頓州立大學(xué)的研究小組開發(fā)出了一種同時具有多種功能的材料，并且具有增加其他功能的潛力。

　　折疊和展開，記憶和治愈

　　該團(tuán)隊使用了一類被稱為液晶網(wǎng)絡(luò)(liquid crystalline networks，LCNs)的長鏈分子，它在一個方向上提供了有序性，從而賦予了材料獨(dú)特的性能。研究人員利用了材料響應(yīng)熱刺激而發(fā)生變化從而引起一個獨(dú)特的三元形狀轉(zhuǎn)變行為。他們添加了能響應(yīng)偏振光的原子基團(tuán)，并使用動態(tài)化學(xué)鍵來提高材料的再加工能力。

　　“我們已經(jīng)知道這些不同的技術(shù)可以獨(dú)立地工作，并試圖以一種兼容的方式將它們結(jié)合在一起，”Kessler說。

　　我們得到的是一種能夠?qū)忭憫?yīng)的智能材料，可以在折疊和展開的時候記住它自己的形狀，并在遭受損壞的時候自我修復(fù)。例如，該材料上的刀片刮傷可以通過紫外線照射進(jìn)行修復(fù)。該物質(zhì)的運(yùn)動可以預(yù)先定制，其性能也可以調(diào)整。

　　橡樹嶺國家實(shí)驗室的研究人員使用其納米材料科學(xué)中心的設(shè)備來研究這種材料的獨(dú)特能力背后的作用機(jī)制。

　　本研究是華盛頓州立大學(xué)“重大挑戰(zhàn)(Grand Challenges)”計劃的一部分，“重大挑戰(zhàn)”計劃是一系列針對大的社會問題的研究活動。具體來說，本項目是關(guān)于智能系統(tǒng)的挑戰(zhàn)以及基礎(chǔ)和急需材料主題。

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