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(jīng)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(xié)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(jié)構(gòu)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(fā)， 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(yīng)性指紋狀液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)（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?shù)拇怪卞^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(jié)構(gòu)的單體則有助于實現(xiàn)了聚合物涂層的光響應(yīng)性及可控的液體釋放的功能。該工作以“Reversible Perspiring Artificial ‘Fingertips’”為題發(fā)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(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(xù)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(shè)備，最終實現(xiàn)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(yīng)性指紋狀液晶聚合物網(wǎng)絡(luò)涂層示意圖
基于該人造仿生涂層的光響應(yīng)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(wǎng)絡(luò)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(xù)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(shè)備，最終實現(xiàn)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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