自然界中，一些有趣的动植物，如章鱼、变色龙、金银花等，不仅可以自驱动（变形或运动），还能改变自身的体色，从而达到伪装隐身、交流信息等特定目的。受其启发，科学家设计开发了各种具有仿生驱动功能或变色功能的智能高分子材料。

  然而，目前的智能高分子材料，往往只能实现其中一种智能功能，很难同时实现复杂驱动和变色功能，特别是难以实现这两种功能的协同，从而严重限制了其进一步应用。针对这一研究中的“瓶颈”，中国科学院宁波材料技术与工程研究所陈涛研究员和张佳玮研究员所在的智能高分子材料团队，基于在智能驱动和智能变色方面长期的研究基础，开发了一种具有3D复杂驱动-智能变色双功能协同的新型智能仿生高分子水凝胶材料。

  该团队首先制备了两种智能高分子水凝胶模块：（1）pH响应性的荧光变色水凝胶，即苝酰亚胺功能化的超支化聚乙烯亚胺(PBI-HPEI)水凝胶；（2）温度响应形变水凝胶，即氧化石墨烯-聚N-异丙基丙烯酰胺（GO-PNIPAM）复合水凝胶。然后通过超分子宏观组装法将收缩状态的形变水凝胶和变色水凝胶粘合形成双层结构，将双层水凝胶剪成特定的图案并放入冷水中，可直接形成各种预设的3D复杂形状和相应的复杂驱动。此水凝胶产生的复杂驱动如同一个开关，可以控制荧光的产生/消失：当环境中的水温升高，外层水凝胶收缩并带动整个双层水凝胶发生复杂形变，内层的变色水凝胶暴露在激发光之下，此时可发出黄色荧光，荧光还可以随着环境中的pH变化进一步改变。据此原理，该团队还设计出了“仿生章鱼”等智能器件。

  不同于现有的双功能或多功能智能材料，该研究首次实现了智能水凝胶材料的复杂驱动和变色双功能的协同，为开发新型多功能智能材料和仿生器件提供了新思路，在软体微型机器人、智能开关等领域拥有巨大的潜在应用价值。

 以上研究成果以“Bio-Inspired Anisotropic Hydrogel Actuatorwith On-Off Switchable and Color-Tunable Fluorescence Behaviors”为题发表在Advanced Functional Materials， 第一作者为课题组马春新博士后，共同第一作者为课题组路伟副研究员。

  转载自微信公众号“高分子科学前沿”

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  全文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201704568/full