微米及納米級的表面會賦予材料獨(dú)特而有趣的物理、化學(xué)和生物性質(zhì)，因此吸引了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。目前，科學(xué)界的關(guān)注重點(diǎn)在對這些表面的性質(zhì)實(shí)現(xiàn)可控的調(diào)節(jié)，比如光學(xué)性質(zhì)、表面摩擦力、濕度和粘附力。在眾多產(chǎn)生動態(tài)表面的方法中，彈性體基質(zhì)的褶皺表面被用來制造對外界刺激響應(yīng)的模塊。

近日，上海交通大學(xué)的姜雪松教授課題組，報道了一種制備近紅外光響應(yīng)的動態(tài)褶皺的方法。該方法利用含有碳納米管的聚二甲基硅氧烷彈性體作為雙層體系的基質(zhì)，多種功能聚合物作為頂層材料制備了對近紅外光響應(yīng)的動態(tài)褶皺。由于碳納米管從光能到熱能的高效率轉(zhuǎn)化，使得CNT－PDMS實(shí)現(xiàn)了近紅外光控制的熱膨脹，因而實(shí)現(xiàn)了通過對近紅外光開關(guān)的雙層體系應(yīng)變的動態(tài)調(diào)控。這種近紅外光驅(qū)動的動態(tài)褶皺可以被應(yīng)用到智能顯示、動態(tài)光柵和光控電子器件上。該成果以題為＂Near－Infrared Light－Responsive Dynamic Wrinkle Patterns＂發(fā)表在Sci． Adv．上。

圖1 近紅外驅(qū)動的動態(tài)褶皺制作圖示

A．常溫下近紅外驅(qū)動的動態(tài)褶皺的制作過程

B．溫度對近紅外控制的CNT－PDMS的影響

C．AFM圖像證實(shí)近紅外驅(qū)動褶皺的可逆性

圖2 通過近紅外開關(guān)來實(shí)現(xiàn)動態(tài)褶皺的形成與消失過程

A－C．通過近紅外輻射實(shí)現(xiàn)褶皺消失

D－F．通過停止近紅外輻射實(shí)現(xiàn)褶皺形成

G．隨著近紅外輻射時間增加，CNT－PDMS的解體和相應(yīng)的褶皺變化幅度

H．褶皺形成和消失的循環(huán)

圖3 通過近紅外來控制褶皺圖案和其實(shí)時動態(tài)變化

A．圖示近紅外輻射實(shí)現(xiàn)褶皺形成

B－D．圖示近紅外輻射實(shí)現(xiàn)褶皺圖案的消失

E－G．圖示停止近紅外輻射，圖像慢慢恢復(fù)的過程

圖4 近紅外響應(yīng)的褶皺圖案作為動態(tài)光柵

A．圖示近紅外輻射控制的動態(tài)光柵

B．近紅外開關(guān)控制光衍射圖案的演變過程

圖5 圖示近紅外驅(qū)動的智能窗口，信息記錄和電子設(shè)備

A．由于有褶皺和無褶皺表面的可逆變化導(dǎo)致的透明度變化

B．通過不同光掩模實(shí)現(xiàn)信息記錄

C．圖示近紅外驅(qū)動電子設(shè)備

D．gold－PAN／CNT－PDMS的褶皺消失與恢復(fù)

E．電阻隨近紅外輻射時間的變化

小結(jié)

這個工作報道了一種制備近紅外光響應(yīng)的動態(tài)褶皺的方法。該方法利用含有碳納米管的聚二甲基硅氧烷彈性體作為雙層體系的基質(zhì)，多種功能聚合物作為頂層材料制備了對近紅外光響應(yīng)的動態(tài)褶皺。由于碳納米管從光能到熱能的高效率轉(zhuǎn)化，使得CNT－PDMS實(shí)現(xiàn)了近紅外光控制的熱膨脹，因而實(shí)現(xiàn)了通過對近紅外光開關(guān)的雙層體系應(yīng)變的動態(tài)調(diào)控。這種近紅外光驅(qū)動的動態(tài)褶皺可以被應(yīng)用到智能顯示、動態(tài)光柵和光控電子器件上。