深圳大学田雷/朱才镇/徐坚团队 CEJ：超灵敏瞬态离子聚合物纤维

2022-12-01 来源：高分子科技

具有高强度和模量、强抗疲劳和耐受性、长使用寿命的材料，一直是科学家们努力追求的目标。事实上，这些材料在航空航天、制造和特殊工程应用中起着重要作用，越来越受到人们的青睐。但值得注意的是强耐受性材料也会带来重大的环境风险，在许多情况下，具有可分解或易降解的材料表现出瞬态的行为（以可控的速度在物理上消失）的材料，无疑同样至关重要。

近期，深圳大学田雷/朱才镇/徐坚团队在 Chemical Engineering Journal（IF:16.7）上面发表了题为“Transient Materials from Hypersensitive Ionic Polymer Fibers”的论文。该研究的创新之处在于结合离子聚合物的结构设计，开辟了一个具有广阔应用前景的瞬态材料平台，如图1所示的瞬态胶带、瞬态插座、响应式执行器等。首先，瞬态离子聚合物纤维（PSO TPFs）的第一个优点是，搭建了一个快速、高灵敏度的瞬态可控系统平台。其次，得益于高灵敏度和温和的瞬态条件，PSO TPFs表现出许多吸引人的特性，如强大的水分诱导自愈性和瞬态粘附性。为了验证瞬态性能，该团队将PSO TPFs安装在一个实际插座中，用于保护电气设备的漏水或洪水预警插座。此外，该团队进一步在聚酰亚胺(PI)衬底上制备PSO TPFs，以构建双层致动器，同时演示了一种很少报道的纤维定向控制运动模式。有趣的是，移动与否和移动方向是通过调节纤维的方向来灵活决定的。

图1. PSO TPFs在湿法修复、预警和可调驱动方面的广泛应用示意图

图2. PSO TPFs的瞬态开关

图3. PSO TPFs的纤维定向诱导致动器

这项工作不仅为理解瞬态材料的结构和性能奠定了理论基础，而且为设计具有多种触发条件的先进瞬态材料和探索更多的应用领域铺平了道路。

田雷助理教授与朱才镇副教授为论文通讯作者，硕士生谭吉吉为该论文的共同第一作者。该项工作得到国家自然科学基金、广东省重点研发项目、深圳市基础研究项目等资助。

原文链接：Tian L, Tan J, Wang D, et al. Transient Materials from Hypersensitive Ionic Polymer Fibers[J]. Chemical Engineering Journal, 2022: 140549.

https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140549

同时，受自然界毛虫爬行的启发，该团队提出了一种非对称双层策略，通过可逆的“呼气和吸入”方式来武装独立攀登的能力--基于聚酰亚胺（PI）和瞬态离子聚合物（PSO）纤维组成的双层薄膜结构的无线人工软爬虫。作为支撑层的PI膜提供了软履带的骨架结构，而对湿度敏感的PSO纤维通过“呼吸”水分来激发机械变形来执行执行器操作。在温度控制下，PSO/PI双层膜呈现周期性的反复运动，开启了自主软履带攀爬的开始。相关研究成果以“Wireless Autonomous Soft Crawlers for Adjustable Climbing Actuation”为题发表在Chinese Journal of Polymer Science上。

原文链接：https://doi.org/10.1007/s10118-022-2858-2

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（责任编辑：xu）

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