科技日報記者 陳曦 通訊員 焦德芳
記者4月20日從天津大學獲悉，該校封偉教授團隊受自然界向日葵向光特性啓發，成功開發了一種能「追光」的智慧新材料——基於MXene增強液晶彈性體的仿生向日葵管狀液晶驅動器。相關成果已發表於國際期刊《先進功能材料》。
自然界中，大部分植物都會向光生長。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並隨之響應，而且可以自發不斷地緊緊追蹤陽光運動，表現出了一種自我調節的生物智慧。近年來，如何設計和開發仿生向日葵的向光性智慧材料成為世界各國材料科學家競相關注的焦點。
「自然界是人類各種技術思想、工程原理及重大發明的源泉。向日葵獨特的向光性為我們開發新型仿生智慧材料與技術提供了豐富的靈感。」據封偉介紹，液晶彈性體是一類優異的智慧高分子材料，兼具聚合物彈性和液晶各向異性，同時具有多刺激響應性、類似肌肉的機械效能、可逆驅動變形以及形狀可程式設計等效能。
封偉帶領研發團隊設計並製備了一種可光聚合的二維MXene奈米單體，通過原位光聚合到主鏈型交聯液晶彈性體中，極大增強了材料的機械效能並賦予其優異的光碟機動能力。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所有角度快速感知、連續跟蹤和自適應地與入射光相互作用的能力，實現了類似向光性植物的自適應光源精準追蹤。
「作為概念驗證演示，我們用這種新材料製備了一個‘仿生向日葵’，它能夠實時迅速追蹤不斷變化的非聚集光源。」封偉說，「這項研究不僅為開發兼具感知、自反饋和執行功能的軟物質智慧材料提供了新思路，還有望為高分子智慧材料在自適應光電子學、智慧軟機器人等領域的應用研究奠定基礎。」
（受訪者供圖）