褶皱，裂缝，折痕等微纳结构广泛存在于各类生物表面上，例如章鱼、水母的皮肤，花瓣表层，和人（衰老后）的皮肤等等。近年来，具备类似微纳纹理的智能软材料受到了大量研究者的关注。此类材料一般具有光、热、湿气等响应基团和薄膜-软底组成的多层和多尺度结构。这些材料在智能窗户、力学传感器、动态光学器件、微流控和信息加密存储等领域已得到广泛关注和应用。

  近日，来自美国康涅迪格大学的孙陆逸（Luyi Sun）教授和曾嵩山博士（Songshan Zeng）以及来自西南交通大学的蒋晗（Han Jiang）教授等研究人员，以厚度可变的金属纳米层作为硬膜，以聚二甲基硅氧烷（PDMS）或聚乙烯醇（PVA）等作为软层，制备了一系列多功能智能材料器件。其中，该团队通过调整纳米金属层的厚度，可调控其透光率，反射率和光热响应等性能。因此，此纳米金属层可跟上述软层材料互相作用协调而产生应变或光响应的褶皱或裂缝等微纳结构，或发生薄膜干涉结构色。研究人员根据这些特征制备了一系列器件，它们具有刺激响应的可调光散射或光屏蔽性能，或具有做可光刻图案和湿度响应结构色等特性。这些器件可应用于信息加密、智能窗户、可擦写表面、湿度传感器、压力传感器等多种场景。相关论文“Dynamic multifunctional devices enabled by ultrathin metal nanocoatings with optical/photothermal and morphological versatility”发表在《PNAS （美国国家科学院院刊）》 (PNAS 2022 Vol. 119 No. 4 e2118991119) 上，第一作者为曾嵩山博士，通讯作者为孙陆逸教授和蒋晗教授。

图1. 基于性能和形貌可调的金属纳米层的多功能器件

  该工作是孙陆逸教授团队近期在智能材料领域的最新进展之一。过去几年中，该团队提出了融合生物启发设计，表面形貌工程和多尺度构筑的新策略，制备了一批具有刺激响应性能的智能材料体系。比如，该团队利用基于可调裂缝的光屏蔽体系，制备了一系列基于荧光的动态可调力致变色器件（Nat. Commun. 2016, 7:11802, Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1803168, Adv. Opt. Mater. 2020, 8, 2001472）, 并将此设计扩展到基于可见光的多响应变色体系（Mater. Horiz. 2020, 7, 164）和应用于动态隐身加密的热辐射调节器（Mater. Today 2021, 45, 44）。与此同时，该研究团队也利用可调折痕或褶皱对光散射的动态变化，制备了一系列对湿汽具有不同响应模式的褶皱结构（Adv. Mater. 2017, 29, 1700828）。在此基础上，他们研发出具有可调湿汽响应模式的光刻褶皱体系 (Adv. Funct. Mater. 2020, 31, 2009481) 和具备光、力、电、磁等多响应的褶皱体系 （Adv. Funct. Mater. 2021, 31, 2100612. ），并开发出了一种褶皱驱动的三维管状结构体系，用于三维可拉伸电子器件（Mater. Horiz. 2020, 7, 2368）。其中，作为这些工作的主要参与者，曾嵩山博士均为上述文章的第一作者。

  原文链接：https://www.pnas.org/content/119/4/e2118991119

  下载：Dynamic multifunctional devices enabled by ultrathin metal nanocoatings with optical/photothermal and morphological versatility