近日,中國科學院深圳先進技術(shù)研究院醫(yī)工所納米調(diào)控研究室副研究員杜學敏(通訊作者)及其團隊成員趙啟龍(第一作者)、王運龍(共同第一作者)和助理研究員崔歡慶等在光電磁功能材料期刊Journal of Materials Chemistry C 上發(fā)表仿生傳感與驅(qū)動材料研究綜述,全面總結(jié)了可隨外界環(huán)境變化發(fā)生顏色和形狀改變的仿生傳感與驅(qū)動材料的設(shè)計原理和研究進展,并詳細評述了這類材料在傳感器、執(zhí)行器、柔性電子、軟體機器人、生物醫(yī)藥等多領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展前景(Bio-inspired Sensing and Actuating Materials, Journal of Materials Chemistry C, 2019, DOI: 10.1039/C9TC01483G)。該綜述文章同時被選為Back cover與2019 Journal of Materials Chemistry C HOT Papers并重點報道。

　　自然界中許多生物(如章魚、變色龍、松果、含羞草等)經(jīng)億萬年進化具備了通過顏色和形態(tài)改變來響應(yīng)環(huán)境變化(如濕度、溫度、光照、觸碰等)的神奇能力,極大提升了生物的環(huán)境適應(yīng)能力和生存能力。生物的這類環(huán)境適應(yīng)性行為,也啟發(fā)了科學家們研究開發(fā)可感知外界刺激并動態(tài)改變顏色和形態(tài)的新型仿生智能材料。在仿生策略指引下,通過對材料分子功能、微納結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計,科學家成功構(gòu)建了一系列可響應(yīng)特定刺激并產(chǎn)生顏色和形狀改變的新型仿生傳感與驅(qū)動材料。這類仿生材料在諸多領(lǐng)域,特別是傳感器和執(zhí)行器等方面,具備傳統(tǒng)材料難以具有的獨特優(yōu)勢和巨大潛力。

　　在前期研究工作中,杜學敏及其研究團隊在仿生變色材料(J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 3542; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 38117; Sensor Actuat. B, 2016, 223, 318)和變形材料(Adv. Mater. 2017, 29, 1702231; Research, 2019, 2019, 6398296; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 15927)等方面取得系列進展,闡述了其變色與變形機制及設(shè)計策略,并進一步探索了這類變色材料和變形材料在生化傳感、功能化柔性電子、組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用前景(Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1801027; Adv. Mater. Technol., 2017, 2, 1700120; J. Mater. Chem B, 2013, 1, 1535; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 24748)。

　　該系列研究工作得到國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金、廣東省、深圳市等的資助。

　　圖:生物界中諸多生物的環(huán)境響應(yīng)特性(如松果鱗片在不同濕度環(huán)境下的開合調(diào)節(jié))啟發(fā)了新型仿生傳感和驅(qū)動材料的研發(fā)。