古往今來，透過現(xiàn)象看本質的故事比比皆是。牛頓看到蘋果落地而發(fā)現(xiàn)其本質——萬有引力；法拉第看到小磁針在通電導線旁發(fā)生偏轉而發(fā)現(xiàn)其本質——電磁感應；愛因斯坦觀察到光打在金屬電路上產(chǎn)生電流而發(fā)現(xiàn)其本質——光電效應。站在巨人的肩膀上，從看高分子本質到用高分子本質，一種新的形變策略孕育而生。
最近，浙江大學高分子系計劍課題組沈介澤等人充分利用高分子粘彈性本質，用一種及其簡單新穎的方法實現(xiàn)了材料空間差異化的連續(xù)精準調控，從而實現(xiàn)三維形變結構的連續(xù)精準控制。
樸實無華的新形變機理
在創(chuàng)造形狀記憶效應(SME)時,他們利用不同時溫條件編輯形狀記憶聚合物(SMPs) ——聚多巴胺修飾(PDA)的Nafion的不同區(qū)域。由于聚合物粘彈性，不同區(qū)域的分子鏈松弛狀態(tài)不同即內(nèi)應力分布不均勻，在均勻熱激活下不同區(qū)域恢復率不同從而釋放內(nèi)應力產(chǎn)生各種三維結構。這種截然不同的策略通過無極調節(jié)聚合物熱歷史產(chǎn)生連續(xù)可調的精準物理圖案化信息。另外，在一個高溫下退火處理可以消除不同區(qū)域的熱歷史差異，使材料能被重新編輯并且可以多次調節(jié)以適用于實際環(huán)境。更重要的是，這種方法不僅僅適用于Nafion/PDA，而且還適用于其他熱響應的SMPs。
意想不到的編輯手段——光
與以往的光作為刺激響應因素不同，他們首次利用光作為編輯手段。將Nafion/PDA平面材料在溫度Td下拉伸到合適長度(strain)并且在室溫下固定。基于PDA的光熱轉化能力，在保持應變下用808nm近紅外光進行照射，使光照區(qū)域溫度超過Td達到Tp-t。這樣光照區(qū)域與非光照區(qū)域就有了不同分子鏈狀態(tài)，在恢復溫度Tr下不同區(qū)域的恢復率不同從而釋放內(nèi)壓力產(chǎn)生形變。
獨特的形變性能——可連續(xù)調控可重新編輯
研究者調控Td，Tr，Tp-t和strain四個因素連續(xù)調控形變量，如下圖所示。形變量隨Tr增加先變大后變小，隨strain，Tp-t單調遞增，隨Td單調遞減。突破了圖案化方法不能連續(xù)調控形變信息的瓶頸。
基于這種較好的精準調控，他們設計了不同圖案化信息得到了可預計的三維結構。
另外，連續(xù)調控的特點使研究者能在一個連續(xù)變化的因素下得到動態(tài)形變，并且能在變化過程中固定想要的形狀。
最后由于該策略編輯的是物理圖案，因此在合適的高溫下材料內(nèi)的幾何信息能被擦除，實現(xiàn)重復編輯。
總之，本研究開創(chuàng)了一種新的形變編輯策略，利用高分子本質通過對形狀記憶聚合物熱歷史的物理調制來編輯幾何信息。該方法不僅具有以往策略的優(yōu)點，而且具有獨特的能力。不同區(qū)域異質性的連續(xù)調節(jié)使所獲得的三維結構能無限變化，提供了生成更準確更精細結構的可能性。此外，近紅外激光編碼的物理圖案可以被擦除和重新編程，允許幾何信息在同一材料內(nèi)重新編碼。
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