智能薄膜材料的“折纸术”

• 作者: 李星 梅永丰 汪洋 狄增峰 田子傲 胥博瑞
• 来源期刊: 科学通报
• 年，卷（期）: 2019,（20）
• 所属期刊栏目: 悦读科学
• 页码范围: 2070-2071
• 页数: 2页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/TB-2019-0051

摘要

智能材料是一种感知外界环境变化并经过自身判断后改变特性从而适应这种变化的新型功能材料,其自变形、自判断和自适应等特点可以实现对生物智能的人工模仿,因而在各领域都有着重要的应用.在实际应用中,智能薄膜材料的“智能”程度往往会受限于它的二维尺度,如应激行为单一、特性变化测试困难等.但智能材料的三维介观结构会表现与平面材料所不同的特性从而实现更好的智能化.这些不同的特性如产生负折射率、精确控制电磁波、应激产生大形变等可以应用于“超材料”[1]、三维光电探测器[2]和柔性器件[3]等领域.因此,实现平面薄膜材料的三维构筑成为研究的热点.然而,这样的结构转变在细微观下存在着几个难点:小型化、高集成度和可设计性等.针对这些难点,研究者提出了一种基于应力控制的折叠方法,充分利用了智能纳米薄膜的制备工艺.该方法利用预应变工程将卷曲纳米技术与精细加工技术结合,实现了薄膜的精密图案化,探索了可拓展的、完全集成的、适用于各类材料的介观结构制备[4,5],我们称这样的方法为“折纸术”.该方法同时还具有极强的材料兼容性,可以结合包括聚合物、金属以及氧化物在内的[6,7]多类别材料.由于卷曲纳米薄膜较高的能量密度,对应变的敏感性和薄膜自身的柔软性,智能薄膜材料“折纸”后的三维卷曲结构在刺激下具有更快的响应速度和更大的形变量,从而使智能三维结构器件具有更广阔的应用前景.