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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(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：5769
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(guān)。這種向陽生長的特點(diǎn)在生物學(xué)領(lǐng)域被叫做向光性，事實(shí)上，自然界中大部分植物都具備這種特性，這類植物被統(tǒng)稱為向光性植物。而這種跟隨陽光自動調(diào)節(jié)的植物生長特性也被認(rèn)為是一種特殊的生物智能，受到了不少科學(xué)研究人員的關(guān)注，也刺激著相關(guān)科研產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】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(guān)。這種向陽生長的特點(diǎn)在生物學(xué)領(lǐng)域被叫做向光性，事實(shí)上，自然界中大部分植物都具備這種特性，這類植物被統(tǒng)稱為向光性植物。而這種跟隨陽光自動調(diào)節(jié)的植物生長特性也被認(rèn)為是一種特殊的生物智能，受到了不少科學(xué)研究人員的關(guān)注，也刺激著相關(guān)科研產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。
在材料學(xué)領(lǐng)域，如何設(shè)計并開發(fā)出一種能夠像向光植物那樣根據(jù)光線進(jìn)行自我調(diào)整的材料，一直是一個非常重要且具備實(shí)用價值的研究課題。而就在最近，這項(xiàng)課題收獲了新的成果。天津大學(xué)封偉教授成功開發(fā)出了一種基于MXene增強(qiáng)液晶彈性體的能夠“追光”的仿生向日葵管狀液晶驅(qū)動器。
高中生物課本中，曾就植物向光性的原理進(jìn)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(yōu)勢來滿足光合作，會根據(jù)光照情況對自身的生長素進(jìn)行調(diào)整，使背光面的生長速度快于向光面，從而讓植物出現(xiàn)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(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)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(chǔ)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(lǐng)域本就有不錯運(yùn)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(yīng)性、類似肌肉的機(jī)械性能、可逆驅(qū)動變形以及形狀可編程等性能。
在這些基礎(chǔ)上，封偉團(tuán)隊(duì)通過將原位光聚合到主鏈型交聯(lián)液晶彈性體中，提升了材料的機(jī)械性能同時賦予了其光驅(qū)動能力，而光驅(qū)動能力的加入也讓這種材料可以實(shí)現(xiàn)類似向光性植物的自適應(yīng)光源精準(zhǔn)追蹤的效果。
目前，有關(guān)這款新材料的相關(guān)成果已經(jīng)在《先進(jìn)功能材料》發(fā)布，感興趣的讀者可以去搜索觀看。
事實(shí)上，仿生一直以來都是科研技術(shù)發(fā)展的重要方向，而關(guān)于仿生學(xué)的研究更是集動物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、心理學(xué)和工程技術(shù)與一體。并且在不斷地交融與發(fā)展中，悄無聲息的，仿生學(xué)的成果已經(jīng)為我們的生活帶來了巨大的改變，甚至有的已經(jīng)成為我們生活中非常常見的產(chǎn)品、工具。或許從某種程度上來說，仿生學(xué)本身也是一個人類理解自然、學(xué)習(xí)自然、取長補(bǔ)短的過程。客觀來說我們并不能預(yù)測未來這門學(xué)科，但是隨著技術(shù)的進(jìn)步，在求知欲的促使下，仿生學(xué)的發(fā)展一定會給我們帶來更多的奇跡與驚喜。
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