實時追蹤非聚集光源 天津大學成功研制『仿生向日葵』智能材料
天津北方網訊：日前，天津大學封偉教授團隊受自然界向日葵向光特性啟發，成功開發了一種能“追光”的智能新材料——基於MXene增強液晶彈性體的仿生向日葵管狀液晶驅動器。
自然界中，大部分植物都會向光生長，這是由於向光生長有利於獲得更大面積、更多的光照，有利於光合作用，維持植物更好生長。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能。近年來，如何設計和開發仿生向日葵的向光性智能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能材料與技術提供了豐富的靈感。”據封偉教授介紹，液晶彈性體是一類優異的智能高分子材料，兼具聚合物彈性和液晶各向異性，同時具有多刺激響應性、類似肌肉的機械性能、可逆驅動變形以及形狀可編程等性能，在仿生智能材料、人工肌肉和自適應系統等領域均具有廣泛的應用前景。他帶領研發團隊設計並制備了一種可光聚合的二維MXene納米單體，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性能並賦予其優異的光驅動能力。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准追蹤。
“作為概念驗證演示，我們用這種新材料制備了一個‘仿生向日葵’，它能夠實時迅速追蹤不斷變化的非聚集光源。”封偉教授說，
“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能材料提供了新思路，還有望為高分子智能材料在自適應光電子學、智能軟機器人等領域的應用研究奠定基礎。”（津雲新聞記者段瑋 天津日報記者姜凝 通訊員焦德芳）
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