埃因霍溫理工大學劉丹青教授、Dirk J. Broer教授團隊《Adv. Mater.》：光照下可受控“出汗”的人造指紋皮膚
2023-02-10 來源：高分子科技
指尖出汗是人類歷經進化之后所保留下來的一項重要的生理功能。由于手腳汗液和指紋脊的協同作用， 人們可以牢固地抓握工具或進行行走、攀爬等復雜的活動。受限于材料和結構的單一性，目前已有的智能材料尚且無法有效地模仿人類指尖的這種特征。對此，受自然界靈感的啟發， 近期埃因霍溫理工大學的劉丹青教授和Dirk J. Broer教授的研究團隊報道了一種會“出汗”的光響應性指紋狀液晶聚合物網絡（LCNs）涂層。其中，由于材料引入了膽甾相液晶和來自于涂層基板適當的垂直錨定力，涂層表面上形成了隨機的特異性指紋形貌。而加入小分子液晶和帶有偶氮苯結構的單體則有助于實現了聚合物涂層的光響應性及可控的液體釋放的功能。該工作以“Reversible Perspiring Artificial ‘Fingertips’”為題發表在《Advanced Materials》上。文章第一作者為埃因霍溫理工大學博士生張東鈺。
基于該人造仿生涂層的光響應性液體釋放和吸收的特性，該涂層表面的摩擦學特性可以進一步被光控制。例如，當涂層接觸另一塊載玻片表面，指紋脊釋放的液體會在涂層和面對的玻璃之間形成毛細管橋，并塑化接觸面上的液晶聚合物，從而改變涂層和接觸的玻璃物體之間的切向摩擦力。因此，當該指紋狀人造仿生涂層“出汗”時，它可以帶著其基板附著在傾斜的載玻片表面，而當液體被吸收回聚合物網絡之后，該涂層以及其基板則從傾斜的載玻片上滑落。
對此，未來的工作有望繼續拓展這種新型涂層用于各種不同的柔性基板材料，從而得到更靈巧的、可受控出汗的人造指紋皮膚用于智能軟機器人設備，最終實現更逼真的的仿生功能，例如用于精小物體的抓取或釋放等需求。
圖1. 可分泌液體的光響應性指紋狀液晶聚合物網絡涂層示意圖
基于該人造仿生涂層的光響應性液體釋放和吸收的特性，該涂層表面的摩擦學特性可以進一步被光控制。例如，當涂層接觸另一塊載玻片表面，指紋脊釋放的液體會在涂層和面對的玻璃之間形成毛細管橋，并塑化接觸面上的液晶聚合物，從而改變涂層和接觸的玻璃物體之間的切向摩擦力。因此，當該指紋狀人造仿生涂層“出汗”時，它可以帶著其基板附著在傾斜的載玻片表面，而當液體被吸收回聚合物網絡之后，該涂層以及其基板則從傾斜的載玻片上滑落。
對此，未來的工作有望繼續拓展這種新型涂層用于各種不同的柔性基板材料，從而得到更靈巧的、可受控出汗的人造指紋皮膚用于智能軟機器人設備，最終實現更逼真的的仿生功能，例如用于精小物體的抓取或釋放等需求。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.202209729
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（責任編輯：xu）
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