學(xué)術(shù)動態(tài)
類似眼淚的液體膜仿生材料開發(fā)成功
美國哈佛大學(xué)和哈佛工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院(SEAS)的一支研究團隊，從淚水中獲得靈感，設(shè)計出一種透明度和潤濕性功能可自我調(diào)節(jié)的液體膜仿生材料。該研究成果刊登在最新一期《自然·材料》在線版上。
這種新材料的靈感是受動態(tài)的、自我恢復(fù)的自然系統(tǒng)——覆蓋眼睛的液體薄膜的啟發(fā)。眼淚連接起來，形成一個動態(tài)的具有顯著光學(xué)功能且保持清晰的液體膜，同時保持眼睛濕潤，免受灰塵和細菌污染，幫助排出各種廢物。而“搞定”這些全在一眨眼間。
新材料是一個覆蓋著彈性多孔基材的持續(xù)液膜，任何基片的變形，如拉伸、點戳或腫脹，能使孔的大小改變，從而改變液體的表面形狀。
研究人員通過視頻演示了液膜的適應(yīng)性和多功能表現(xiàn)，滴到其表面的水或油液會自由向下流淌。拉伸或彎曲會使液膜表面變得粗糙且不透明，從而更精確地控制水或油滴的運動，每一滴油或水可逆向運動，也可停滯在某個位置，而之前沒有任何材料能做到這一點。目前的自適應(yīng)材料，要想轉(zhuǎn)換濕潤性，只能靠疏水性和親水性兩種狀態(tài)切換來實現(xiàn)。該研究論文的主要作者、韋斯研究所和SEAS海洋博士后研究員姚熙(音譯)說：“運用新材料，我們能夠以極高精度動態(tài)的控制液體的透明度和潤濕性。”
研究人員說，新材料還可以對其表面上各種形貌的微小變化做出響應(yīng)，并進行調(diào)節(jié)，其還可以被設(shè)計成多孔質(zhì)彈性固體，以便響應(yīng)溫度、光線、磁場或電場、化學(xué)信號、壓力和其他環(huán)境條件的變化。
SEAS材料科學(xué)教授艾米·史密斯認為：“這個系統(tǒng)的美妙之處就是它的適應(yīng)性及多功能。想象一下，一座既可阻擋干燥陽光又可在陰雨天轉(zhuǎn)變成透明而防水的帳篷;一個高度精確、可自我調(diào)節(jié)的自清潔隱形眼鏡;一些可根據(jù)通過的液體流量及外部環(huán)境條件優(yōu)化流動速率的管道。而這種新型材料將讓這些想法離現(xiàn)實不再遙遠。”
