近红外光驱动的动态微纳米表面褶皱图案

  响应性表面微纳米图案可以通过外界刺激动态地调控表面微纳米结构，从而实现材料表面性能的动态控制，进而制备出基于动态表面的器件。其中，利用材料表面不稳定性构筑褶皱是制备表面微纳米图案的一类通用方法，然而如何实现微纳米褶皱图案的动态调控仍然是一个挑战。

  结合动态物理与表面褶皱图案，上海交通大学化学化工学院印杰教授-姜学松研究员课题组提出了一类简单、普适的制备具有近红外光响应性的动态微纳米表面褶皱图案的策略。研究者通过向底层弹性基底聚二甲基硅氧烷(PDMS)中引入微量的碳纳米管（CNT），制备出一类具有良好的近红外光响应性的弹性基底。利用聚合物、金属等作为上层材料, 构筑功能性薄膜/CNT-PDMS双层体系，制备具有优良的近红外光响应性的表面微纳米褶皱图案。利用碳纳米管优异的光热转换效率, 在红外光辐射下，基底CNT-PDMS可以迅速升温，褶皱图案迅速擦除；撤去红外光后，褶皱图案逐渐恢复(如图a)。

图a 近红外光响应性动态褶皱图案的原理及效果

  使用具有紫外响应性的含蒽聚合物作为上层材料，下层则采用上述制备红外响应性弹性基底. 通过紫外光选区光照实现选区褶皱, 并结合基底具有的近红外响应特性实现红外响应性多级次褶皱的制备，这种多级次的动态褶皱可以作为智能窗户以及智能显示（如图b）。

图b 通过上层选区光照并结合下层近红外响应性实现红外响应性多级次褶皱及应用

  通过红外响应性动态褶皱可以实现一类红外响应性的动态光栅的制备，当激光束通过褶皱样品时，由于微纳米褶皱图案存在，可以得到衍射光环；当褶皱样品在红外光下辐射，褶皱图案擦除后，衍射光环转变为光斑，这种动态光栅实现了光对光的衍射控制(如图c)。

图c通过红外响应性褶皱实现红外控制的动态光栅

  基于动态物理效应和修饰弹性基底的策略构建动态可逆的微纳米图案化表面，拓展了传统的利用能够发生动态化学的材料作为褶皱体系的上层材料构筑动态褶皱图案的思路，具有良好的普适性和可设计性，为制备动态表面和基于该表面器件提供了新的思路。

  相关工作发表在Science Advances上，文章的第一作者是上海交通大学化学化工学院硕士研究生李富东，通讯作者为姜学松研究员。该研究得到了上海市重大项目(17JC1400700)和国家自然科学基金(51373098, 21522403，51773114) 的资助。

  论文链接：http://advances.sciencemag.org/content/4/4/eaar5762

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