天津大學成功研制仿生向日葵智能材料

日前，天津大學封偉教授團隊受自然界向日葵向光特性啟發(fā)，成功開發(fā)了一種能“追光”的智能新材料——基于MXene增強液晶彈性體的仿生向日葵管狀液晶驅(qū)動器。相關成果已發(fā)表于國際權威期刊《先進功能材料》。 MWHGB")
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自然界中，大部分植物都會向光生長，這是由于向光生長有利于獲得更大面積、更多的光照，有利于光合作用，維持植物更好生長。作為向光性植物的典型代表，向日葵不僅可以感知陽光的方向并隨之響應，而且可以自發(fā)不斷地緊緊追蹤陽光運動，表現(xiàn)出了一種自我調(diào)節(jié)的生物智能。近年來，如何設計和開發(fā)仿生向日葵的向光性智能材料成為世界各國材料科學家競相關注的焦點。
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“自然界是人類各種技術思想、工程原理及重大發(fā)明的源泉。向日葵獨特的向光性為我們開發(fā)新型仿生智能材料與技術提供了豐富的靈感�！睋�(jù)封偉教授介紹，液晶彈性體是一類優(yōu)異的智能高分子材料，兼具聚合物彈性和液晶各向異性，同時具有多刺激響應性、類似肌肉的機械性能、可逆驅(qū)動變形以及形狀可編程等性能，在仿生智能材料、人工肌肉和自適應系統(tǒng)等領域均具有廣泛的應用前景。他帶領研發(fā)團隊設計并制備了一種可光聚合的二維MXene納米單體，通過原位光聚合到主鏈型交聯(lián)液晶彈性體中，極大增強了材料的機械性能并賦予其優(yōu)異的光驅(qū)動能力。這種新材料能夠像植物莖一樣向光照射的方向彎曲，還具備在三維空間內(nèi)所有角度快速感知、連續(xù)跟蹤和自適應地與入射光相互作用的能力，實現(xiàn)了類似向光性植物的自適應光源精準追蹤。 tkG0xRH  
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“作為概念驗證演示，我們用這種新材料制備了一個‘仿生向日葵’，它能夠?qū)崟r迅速追蹤不斷變化的非聚集光源。”封偉教授說， xF+a.gAIb  
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“這項研究不僅為開發(fā)兼具感知、自反饋和執(zhí)行功能的軟物質(zhì)智能材料提供了新思路，還有望為高分子智能材料在自適應光電子學、智能軟機器人等領域的應用研究奠定基礎�！�