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讓材料“追光” 神奇的仿生向日葵智能材料
2022年04月21日 13:52:59
來源：化工儀器網 作者：小王 點擊量：5771
自然界孕育了各式各樣的生命，也賦予了這些生命許多不同的特征，這些特征有的十分神奇，甚至成為植物的代名詞，例如向日葵的名字就與其向陽生長的生物特性有關。這種向陽生長的特點在生物學領域被叫做向光性，事實上，自然界中大部分植物都具備這種特性，這類植物被統稱為向光性植物。而這種跟隨陽光自動調節的植物生長特性也被認為是一種特殊的生物智能，受到了不少科學研究人員的關注，也刺激著相關科研產業的進步。
【化工儀器網 行業百態】自然界孕育了各式各樣的生命，也賦予了這些生命許多不同的特征，這些特征有的十分神奇，甚至成為植物的代名詞，例如向日葵的名字就與其向陽生長的生物特性有關。這種向陽生長的特點在生物學領域被叫做向光性，事實上，自然界中大部分植物都具備這種特性，這類植物被統稱為向光性植物。而這種跟隨陽光自動調節的植物生長特性也被認為是一種特殊的生物智能，受到了不少科學研究人員的關注，也刺激著相關科研產業的進步。
在材料學領域，如何設計并開發出一種能夠像向光植物那樣根據光線進行自我調整的材料，一直是一個非常重要且具備實用價值的研究課題。而就在最近，這項課題收獲了新的成果。天津大學封偉教授成功開發出了一種基于MXene增強液晶彈性體的能夠“追光”的仿生向日葵管狀液晶驅動器。
高中生物課本中，曾就植物向光性的原理進行過講解。向光性是植物向性的一種，在生長過程中，植物為了獲得更好的光照優勢來滿足光合作，會根據光照情況對自身的生長素進行調整，使背光面的生長速度快于向光面，從而讓植物出現了向光彎曲的情況。
但對于沒有生物特征的材料來說，想要實現這一點便十分困難。首先需要保證材料本身具備一定的彈性、可塑性、光敏性，在這個基礎上又要做到對于光線影響的控制能力。而在仿生智能材料領域本就有不錯運用前景的液晶彈性體，便可以在一定程度上兼顧這些需求。一方面，這種材料兼具聚合物彈性和液晶各向異性，另一方面其還具備多刺激響應性、類似肌肉的機械性能、可逆驅動變形以及形狀可編程等性能。
在這些基礎上，封偉團隊通過將原位光聚合到主鏈型交聯液晶彈性體中，提升了材料的機械性能同時賦予了其光驅動能力，而光驅動能力的加入也讓這種材料可以實現類似向光性植物的自適應光源精準追蹤的效果。
目前，有關這款新材料的相關成果已經在《先進功能材料》發布，感興趣的讀者可以去搜索觀看。
事實上，仿生一直以來都是科研技術發展的重要方向，而關于仿生學的研究更是集動物學、物理學、化學、心理學和工程技術與一體。并且在不斷地交融與發展中，悄無聲息的，仿生學的成果已經為我們的生活帶來了巨大的改變，甚至有的已經成為我們生活中非常常見的產品、工具。或許從某種程度上來說，仿生學本身也是一個人類理解自然、學習自然、取長補短的過程。客觀來說我們并不能預測未來這門學科，但是隨著技術的進步，在求知欲的促使下，仿生學的發展一定會給我們帶來更多的奇跡與驚喜。
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