國內(nèi)研究人員根據(jù)生物變色特性聯(lián)合研發(fā)運(yùn)動傳感器

　　科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種可拉伸的，粘性的，自修復(fù)的材料，該材料可以因運(yùn)動而改變顏色，用于實(shí)時(shí)運(yùn)動傳感器。

　　1941年，瑞士工程師喬治·德梅斯特拉（George de Mestral）觀察到，牛蒡正粘在他的褲子和狗的皮毛上，經(jīng)過仔細(xì)檢查，他發(fā)現(xiàn)了它們的細(xì)小鉤子。他花了十多年的時(shí)間才完全模仿自然，并從法國的“絲絨”（天鵝絨）和“鉤針”（鉤）獲得了" Velcro"的專利。

　　德梅斯特拉（De Mestral）的發(fā)明是受自然啟發(fā)的智能解決方案，這不是一個(gè)新概念——研究人員開發(fā)了基于鳥骨頭的飛機(jī)零件，果皮的阻尼材料，章魚的吸盤，以及蝙蝠和海豚使用的聲納。

　　現(xiàn)在，貽貝中發(fā)現(xiàn)的粘性材料和變色龍的變色能力激發(fā)了王宇博士和他的同事們與中國南京大學(xué)、徐州醫(yī)科大學(xué)和東南大學(xué)合作，為柔性電子制造一種可拉伸、粘附和導(dǎo)電的結(jié)構(gòu)彩色薄膜。

　　近年來，人們對柔性電子材料的開發(fā)進(jìn)行了大量的研究工作。在這里，水凝膠由于其生物相容性、柔韌性和機(jī)械性能而被認(rèn)為是一種有吸引力的候選材料。在導(dǎo)電填料（如碳納米管、石墨烯、納米線和導(dǎo)電聚合物）的幫助下，水凝膠可以在一系列應(yīng)用中具有改進(jìn)的電氣性能。

　　通過在運(yùn)動感應(yīng)中的應(yīng)用來響應(yīng)不同程度的運(yùn)動而改變其顏色

　　為了制造可穿戴的電子設(shè)備，水凝膠還需要配備粘合劑，以提供與皮膚設(shè)備交互作用的可靠接觸。但是，這些粘合水凝膠技術(shù)由于其脆弱和易碎的性質(zhì)而尚未成熟。它們?nèi)狈Ψ€(wěn)定性，在實(shí)際使用中，磨損會導(dǎo)致廣泛的機(jī)械損壞，從而限制其使用壽命。

　　受自然界的啟發(fā)，科學(xué)家們使用了從貽貝中提取的粘附蛋白來為材料應(yīng)用涂覆不同的材料。更具體地說，聚合的多巴胺，也稱為聚多巴胺已在該領(lǐng)域中有用。

　　在當(dāng)前的研究中，Wang及其同事使用了一種特殊的碳納米管聚多巴胺填充劑，以創(chuàng)建一種穩(wěn)定而功能強(qiáng)大的水凝膠，并具有出色的附著力和自修復(fù)能力。

　　為了進(jìn)一步開發(fā)這種功能性水凝膠的功能，研究人員應(yīng)用了一種結(jié)構(gòu)著色技術(shù)，該技術(shù)也源自自然界。結(jié)構(gòu)性著色使孔雀的羽毛閃爍，并有助于偽裝變色龍。代替顏料，而是使用會干擾可見光的微觀結(jié)構(gòu)表面來創(chuàng)建顏色。

　　在材料科學(xué)中，此現(xiàn)象被模仿以創(chuàng)建許多響應(yīng)性結(jié)構(gòu)彩色材料，這些材料在各種類型傳感器的開發(fā)中具有廣泛的應(yīng)用。Wang和他的合作者能夠?qū)⑺麄兊男滦吞技{米管聚多巴胺填料與彈性聚氨酯聚合物結(jié)合在一起，從而獲得一種混合結(jié)構(gòu)的彩色膜，該膜具有柔性電子器件所需的特性，可拉伸，粘合，導(dǎo)電并具有改變顏色的能力由于運(yùn)動方式不同。

　　由于具有帶紋理的顏色，所得膠片具有變色功能，可以用作實(shí)時(shí)顏色和電信號監(jiān)控的運(yùn)動傳感器。這些特性使新的基于生物啟發(fā)的基于水凝膠的電子產(chǎn)品成為該技術(shù)領(lǐng)域中極有價(jià)值的進(jìn)步。

　　參考：Y. Wang等人，“ 視覺柔性電子產(chǎn)品的生物啟發(fā)可拉伸，粘合和導(dǎo)電結(jié)構(gòu)彩色膜” 。先進(jìn)功能材料（2020年）。DOI:10.1002 / adfm.202000151