近日,中國科學院深圳先進技術研究院醫工所納米調控研究室副研究員杜學敏(通訊作者)及其團隊成員趙啟龍(第一作者)、王運龍(共同第一作者)和助理研究員崔歡慶等在光電磁功能材料期刊Journal of Materials Chemistry C 上發表仿生傳感與驅動材料研究綜述,全面總結了可隨外界環境變化發生顏色和形狀改變的仿生傳感與驅動材料的設計原理和研究進展,并詳細評述了這類材料在傳感器、執行器、柔性電子、軟體機器人、生物醫藥等多領域的應用和發展前景(Bio-inspired Sensing and Actuating Materials, Journal of Materials Chemistry C, 2019, DOI: 10.1039/C9TC01483G)。該綜述文章同時被選為Back cover與2019 Journal of Materials Chemistry C HOT Papers并重點報道。

　　自然界中許多生物(如章魚、變色龍、松果、含羞草等)經億萬年進化具備了通過顏色和形態改變來響應環境變化(如濕度、溫度、光照、觸碰等)的神奇能力,極大提升了生物的環境適應能力和生存能力。生物的這類環境適應性行為,也啟發了科學家們研究開發可感知外界刺激并動態改變顏色和形態的新型仿生智能材料。在仿生策略指引下,通過對材料分子功能、微納結構的合理設計,科學家成功構建了一系列可響應特定刺激并產生顏色和形狀改變的新型仿生傳感與驅動材料。這類仿生材料在諸多領域,特別是傳感器和執行器等方面,具備傳統材料難以具有的獨特優勢和巨大潛力。

　　在前期研究工作中,杜學敏及其研究團隊在仿生變色材料(J. Mater. Chem. C, 2015, 3, 3542; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2017, 9, 38117; Sensor Actuat. B, 2016, 223, 318)和變形材料(Adv. Mater. 2017, 29, 1702231; Research, 2019, 2019, 6398296; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2019, 11, 15927)等方面取得系列進展,闡述了其變色與變形機制及設計策略,并進一步探索了這類變色材料和變形材料在生化傳感、功能化柔性電子、組織工程等領域的應用前景(Adv. Funct. Mater., 2018, 28, 1801027; Adv. Mater. Technol., 2017, 2, 1700120; J. Mater. Chem B, 2013, 1, 1535; J. Mater. Chem. A, 2018, 6, 24748)。

　　該系列研究工作得到國家重點研發計劃、國家自然基金、廣東省、深圳市等的資助。

　　圖:生物界中諸多生物的環境響應特性(如松果鱗片在不同濕度環境下的開合調節)啟發了新型仿生傳感和驅動材料的研發。