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研究概述
Nature Communications
由于在多个长度尺度上各向异性结构的分层组装，生物有机体在外部刺激下能够进行灵活且可控的多模式运动。然而，人工软驱动器由于在结构设计中各向异性层次和精度不足，尤其是在恶劣环境中，表现出有限的响应速度、变形可编程性和运动能力。在此，中国科学技术大学/南方科技大学的俞书宏院士，以及合肥工业大学的从怀萍教授报道了一种程序组装导向限域聚合方法，用于制造环境耐受性强且响应迅速的水凝胶，该水凝胶具有层状组装限域的细胞结构，并通过在预先设计的各向异性层状支架中进行定向冷冻辅助聚合，与高度排列的纳米柱相互贯穿。所获得的水凝胶在暴露于温度/光/溶剂刺激时表现出超快的响应性和各向异性变形，在浸泡超过 100 天的所有极性溶剂中保持高度一致的响应变形能力。此外，水凝胶实现了光活性可编程的多步态运动，其幅度和方向性由内在结构精确调节，包括在水和非极性溶剂中的受控爬行和旋转，以及在极性溶剂中的 3D 自推进漂浮和游泳。因此，这种具有分层有序结构和灵巧运动的水凝胶可能适用于在恶劣溶剂环境中工作的柔性智能驱动器。
该文章以“Solvent-adaptive hydrogels with lamellar confinement cellular structure for programmable multimodal locomotion”为题发表于国际顶级期刊《Nature Communications》。
文章信息
Nature Communications
Solvent-adaptive hydrogels with lamellar confinement cellular structure for programmable multimodal locomotion. Xin Yao, Hong Chen, Haili Qin, Qi-Hang Wu, Huai-Ping Cong* & Shu-Hong Yu*. Nat Commun 15, 9254 (2024).
https://doi.org/10.1038/s41467-024-53549-y
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