心情不好時,周圍的一切都是暗淡的灰色;滿心喜悅時,亮麗的橘色迎面撲來;而憤怒時,火一樣的紅色熊熊燃燒……這些以往在漫畫中才能見到的場景,也許日后會出現在我們的生活中。日前,一種通電后就能夠根據需要變色,斷電后就能夠復原的新型智能納米材料,在復旦大學的實驗室里誕生了。
復旦大學高分子科學系先進材料實驗室彭慧勝教授領銜的課題組,首次將環境敏感的高分子材料聚二炔與碳納米管形成復合纖維,使之成為電致變色的新型智能材料,不僅如此,這種“變色龍”材料還能夠根據記憶恢復自己的原樣。更令人驚嘆的是,變色龍需要20秒變色,這一智能材料只需要2秒。這一成果已于日前發表在國際一流學術刊物《自然?納米技術》上。
雜志的審稿人認為,這些復合纖維在電流,機械應力等作用下,顯示出令人吃驚的顏色變化,代表了復合材料領域的一個重要進展,在敏感器件應用上具有重要意義。
彭慧勝教授介紹,這種新型的變色龍材料在軍事領域、航空航天、光電器件等領域具有重要的應用前景。生物體會隨著環境變化自動調控自己的結構和功能,如變色龍能在不同環境條件下顯示粉、藍、紅、橙、綠、黑、褐、黃等多種顏色,而模擬變色龍合成敏感材料,也一直是科學界研究的熱點。科學家們集中研究的主要是聚二炔,這種敏感的聚合物在熱、離子、化學試劑、機械作用等刺激下都能迅速改變顏色,變色機理為外界刺激改變了分子的結構,導致其共軛鏈長變化,由于共軛電子發生躍遷所吸收的能量不同,可導致材料顏色的變化。
彭慧勝課題組自2008年起便致力于對碳納米管的研究,在一次試驗中,研究人員將一種聚合物聯接在碳納米管上時發現,碳納米管竟然發生了美妙的顏色變化,這一發現讓彭慧勝課題組在研究變色龍材料方面受到新的啟發,開始在試驗中將聚二炔等高分子聚合物與碳納米管聯接。
實驗顯示,當加載超過臨界值的電流時,這種具有良好導電性能的聚二炔/碳納米管復合纖維,能在兩秒鐘內發生顏色變化;卸載電流后,顏色又可在兩秒鐘內恢復如前,從而彌補了聚二炔顏色改變不可逆轉的缺陷。同時,使用電流刺激這一手段,也使該材料的應用范圍大為拓展。目前,這一相關技術已申請了多項國際國內專利。在可預見的未來,家居用品根據人的心情變化顏色,已不再是不可實現的夢想了。
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