形状记忆聚合物（SMPs）在防伪、信息加密、生物医学等变形相关的智能系统中显示出巨大的潜力。单一热响应的SMPs在直接加热过程中难以精确控制其形状恢复。相比之下，光热响应的 SMP可以通过光刺激在空间和时间上进行远程精确引导。同时，多元化的应用需求也要求先进SMP材料能够集成多种功能。例如，为了增强信息加密平台的安全性和时效性，SMP需要集成可调谐的荧光功能。由各种功能聚合物组成的3D结构在软机器人、组织工程等领域备受关注。为了实现灵活的形态设计和先进功能的集成，迫切地需要融合异质功能的聚合物，也对高分子网络的动态性提出要求，开发多功能动态聚合物网络具有深远的意义，但困难重重。此外，虽然4D打印可用于构建可变形器件，但有限的形状和集成多种材料的难度延缓了多功能器件及设备的发展速度。

图1. 概述图-基于MPS的光响应形状记忆聚氨酯及其应用

图2. 光响应形状记忆聚氨酯的机械性能及其结构表征

  单轴拉伸测试表明金属-酚交联结构的形成极大地增强了聚合物网络的机械性能（图2）。XRD和SAXS测试证实了聚合物网络内部存在结晶区和相分离结构。PUs卓越的机械性能可归因于：i)相分离域充当刚性纳米填料；ii)金属-酚配位键增强了链与域分离的能垒；iii)分级动态键的解离-重组行为赋予体系强大的能量耗散特性。

图3. 本征光热效应及其光焊接、光触发形状记忆特性

图5. 调控MPS构建光致发光形状记忆PU

图6. 光焊接的光机械调制的4D荧光加密装置&光书写

  依靠的光热/荧光特性、光触发形状记忆和光可焊接性，构建了具有空间选择性加密的4D可变形荧光加密装置（图6）。光焊接的4D信息加密装置表现出独特的光机械调制荧光机制，并具有远程控制的优势，有望应用于多种领域的重要数据存储。此外，基于“光输入-热产生荧光输出”机制，PU-PEu/TTA薄膜可以直接用作智能可重写显示系统，而无需依赖复杂设计的多级结构，这为减少物联网时代一次性电子产品的大量消耗所聚焦的智能可重写显示系统的开发铺平了道路。

  这项工作演示了如何利用 MPS 为各种变形相关的智能系统定制多功能形状记忆聚合物，而不受聚合物的机械性能、可制造性和功能集成策略的限制。受益于超分子特性，基于MPS的聚合物网络表现出可定制的本征光热/可调荧光、光可焊性、形状记忆效应和高韧性。光焊接为在集成架构中的对多材料的加工提供了便利。可以通过光焊接代替4D打印按需制造由不同功能聚合物组成的个性化4D设备，并服务于复杂的应用场景。作为概念验证，光焊接快速制作的形状记忆支架为应急救援中医疗器械的灵活定制提供了参考。光焊接的3D信息加密装置为构建高安全性防伪平台提供了模板。这项工作不仅为开发多功能智能材料提供了强大的超分子策略，而且还展示了个性化 4D 设备设计和制造的灵活概念。这种基于组装MPS的功能集成策略也将提高形状记忆聚合物在多种场景中的适配性。

  该项研究成果获得了国家自然科学基金和国家重点研发计划的大力支持。

  原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202402592