能愈合的智能变色材料问世

焦德芳陈彬 ☉ 文来源：中国科学报
2022-02-19 @ 哈希力量文库

文库划重点：日前，天津大学材料科学与工程学院教授封伟团队成功研发新型智能材料。这种新材料不仅能变色，还有形状记忆和自愈合功能。该研究被选为《德国应用化学》的封面文章。

封伟团队受自然界变色龙智能变色机制启发，研制出智能变色液晶高分子薄膜。天津大学供图

（通讯员焦德芳记者陈彬）新买的包可以变换颜色，不小心剐破的衣服能像皮肤一样愈合，车漆剐蹭后浇点水就崭新如初……这些科幻电影般的场景正成为现实。

日前，天津大学材料科学与工程学院教授封伟团队成功研发新型智能材料。这种新材料不仅能变色，还有形状记忆和自愈合功能。该研究被选为《德国应用化学》的封面文章。

对于高分子材料科学家而言，自然界中很多生物所具有的“自适应变色伪装能力”一直是非常重要的研究方向，基于自然界生物体的智能变色隐身机制，开发新型仿生智能变色材料与技术，对生产生活、国防工业等领域具有重大意义。同时，很多高分子材料如橡胶、塑料、涂料、纤维等，都是重要的工业材料，每年磨损消耗量巨大，提高先进高分子材料的使用寿命能产生巨大的经济和社会效益。

封伟团队受自然界变色龙智能变色机制的启发，将动态共价硼酸酯键引入主链型胆甾相液晶弹性体中，同时利用热激发动态B-O键交换特性，实现了变色薄膜的任意颜色和三维形状可控编程，并且其形状和颜色能通过改变温度实现可逆调控，最终成功研发出新型智能材料——智能变色液晶高分子薄膜。

这种新材料厚度只有200微米，兼具力致变色、形状可编程和优异的室温自修复能力。在被拉伸时可以发生颜色变化；被切断后在断口处加几滴水，一段时间后材料就能重新愈合，从而具有更长的使用寿命。该材料还拥有“记忆编程”特性，可以被拉伸成任意二维或三维形状并保持不变，当材料被加热到相变温度以上后，又能恢复到最初的形状。

该研究提供了一种简单、通用的方法，为智能仿生变色伪装材料、自适应光学系统和软体机器人等技术的发展开辟了道路，在服装、包装材料等方面有巨大应用潜力。