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浙江大学高分子科学与工程学系郑强、吴子良团队在Adv. Mater.发表复杂取向结构水凝胶新成果

日期:2020-11-06 09:09

  

有机生物体利用肌肉组织的各向异性的膨胀和收缩,实现了复杂、可控的变形与运动的功能。在自然生物的启发下,研究者们致力于开发具有各向异性结构的响应性软材料,并将其应用于软驱动器、软体机器人等领域。电场和磁场诱导分子、粒子取向是制备各向异性软材料的有效途径。然而,如何构筑复杂取向结构是仿生驱动器设计中的难题。近日,浙江大学高分子系郑强、吴子良团队与拜罗伊特大学Josef Breu教授合作,通过控制外加电场分布,诱导纳米片取向从而制备含有复杂各向异性结构的纳米复合水凝胶并实现了可控变形与驱动。

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该团队及其合作者通过控制电极的形状与分布,制备了多种具有周期性取向结构的水凝胶,其中纳米片沿着电场方向取向。在外界刺激下,复合水凝胶局部发生各向异性变形,在内部应力驱动下形成特定的三维构型。其次,通过激光动态驱动局部变形,该水凝胶具有一定的运动能力。

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这种基于分布电场诱导复杂取向的策略适用于其他纳米粒子、液晶分子以及弹性体、热固性聚合物体系。所制备的各向异性软材料有望应用于柔性电子、软驱动器等领域。相关成果以“Distributed Electric Field Induces Orientations of Nanosheets to Prepare Hydrogels with Elaborate Ordered Structures and Programmed Deformations”为题发表于Advanced Materials。博士研究生朱清丽为论文的第一作者,浙江大学吴子良研究员与拜罗伊特大学Josef Breu教授为论文共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金等项目的资助。Wiley-VCH旗下MaterialsViewsChina网站也报道了这一成果(https://www.materialsviewschina.com/2020/11/50251/)。




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