近日，AG真人娱乐化學化工學院楊洪教授課題組在仿生光子軟緻動器領域取得新進展，研究成果以“Patterned Photonic Actuators with Dynamic Shape-Morphing and Color-Changing Capabilities Fabricated by Athermal Embossing Technology”為題，在國際權威期刊Angewandte Chemie International Edition《德國應用化學》在線發表。
近年來，光子軟緻動器因具有在外部刺激下顔色和形狀協同變化的能力，引起了科學界的廣泛關注。光子軟緻動器的顔色來自于表面微納結構（如光子晶體）對入射光的衍射、反射或幹涉；當光子緻動器感知外界刺激時，可依靠結構色準确直觀地反映軟緻動器的細微變化。然而，目前整體式光子緻動器的響應變形常常會導緻顔色均勻性和循環性能差，且仍存在制備工藝繁瑣耗時和變形量較小等缺點。因此，開發高效、快速、經濟的方法來制造具有圖案化顔色和大變形能力的圖案化光子緻動器具有重要的科學意義。
AG真人娱乐研究團隊報道了一種非熱壓印技術，可用于快速制備基于近紅外光響應液晶彈性體的圖案化光子緻動器。整個制造過程包括三個階段：首先，利用掩模輔助技術在培養皿上自組裝成圖案化的聚苯乙烯微球陣列模闆；随後，将塗覆有預聚物的液晶彈性體緻動器放置在模闆表面，并在紫外光照下快速聚合；最後與模闆剝離獲得圖案化光子緻動器。與傳統制備方法相比，這種非熱壓印技術可以在現有的緻動器上簡單快速地制造微納結構，并産生圖案化的結構顔色。由此獲得的圖案化光子緻動器表現出明亮的角度依賴結構色、複雜的三維形狀變化以及在近紅外光刺激下良好的顔色耐久性。
基于這種非熱壓印技術，課題組進一步制作了各種基于液晶彈性體的圖案光子緻動器，并論證其在近紅外光照射下協同改變結構顔色和形狀的能力。其中，蝴蝶形狀的緻動器可以在扇動翅膀的同時産生結構顔色的動态變化，千紙鶴形狀的緻動器同時具備形狀記憶、結構顔色信息存儲和動态顯示等特性。這種非熱壓印技術能夠簡化具有複雜三維形狀變形能力的圖案化光子軟緻動器的制備過程，在防僞标識、信息存儲和智能設備等領域有廣泛的應用前景。
論文的第一作者為AG真人娱乐化學化工學院博士研究生錢尼娜，楊洪教授和王猛副研究員為共同通訊作者，AG真人娱乐為唯一通訊單位。
該工作得到了國家傑出青年科學基金和國家重點研發計劃的資助。
論文鍊接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202406534
供稿：化學化工學院
