一種制備近紅外光響應的動態褶皺的方法

微米及納米級的表面會賦予材料獨特而有趣的物理、化學和生物性質，因此吸引了科學家們的廣泛關注。目前，科學界的關注重點在對這些表面的性質實現可控的調節，比如光學性質、表面摩擦力、濕度和粘附力。在眾多產生動態表面的方法中，彈性體基質的褶皺表面被用來制造對外界刺激響應的模塊。

近日，上海交通大學的姜雪松教授課題組，報道了一種制備近紅外光響應的動態褶皺的方法。該方法利用含有碳納米管的聚二甲基硅氧烷彈性體作為雙層體系的基質，多種功能聚合物作為頂層材料制備了對近紅外光響應的動態褶皺。由于碳納米管從光能到熱能的高效率轉化，使得CNT－PDMS實現了近紅外光控制的熱膨脹，因而實現了通過對近紅外光開關的雙層體系應變的動態調控。這種近紅外光驅動的動態褶皺可以被應用到智能顯示、動態光柵和光控電子器件上。該成果以題為＂Near－Infrared Light－Responsive Dynamic Wrinkle Patterns＂發表在Sci． Adv．上。

圖1 近紅外驅動的動態褶皺制作圖示

A．常溫下近紅外驅動的動態褶皺的制作過程

B．溫度對近紅外控制的CNT－PDMS的影響

C．AFM圖像證實近紅外驅動褶皺的可逆性

圖2 通過近紅外開關來實現動態褶皺的形成與消失過程

A－C．通過近紅外輻射實現褶皺消失

D－F．通過停止近紅外輻射實現褶皺形成

G．隨著近紅外輻射時間增加，CNT－PDMS的解體和相應的褶皺變化幅度

H．褶皺形成和消失的循環

圖3 通過近紅外來控制褶皺圖案和其實時動態變化

A．圖示近紅外輻射實現褶皺形成

B－D．圖示近紅外輻射實現褶皺圖案的消失

E－G．圖示停止近紅外輻射，圖像慢慢恢復的過程

圖4 近紅外響應的褶皺圖案作為動態光柵

A．圖示近紅外輻射控制的動態光柵

B．近紅外開關控制光衍射圖案的演變過程

圖5 圖示近紅外驅動的智能窗口，信息記錄和電子設備

A．由于有褶皺和無褶皺表面的可逆變化導致的透明度變化

B．通過不同光掩模實現信息記錄

C．圖示近紅外驅動電子設備

D．gold－PAN／CNT－PDMS的褶皺消失與恢復

E．電阻隨近紅外輻射時間的變化

小結

這個工作報道了一種制備近紅外光響應的動態褶皺的方法。該方法利用含有碳納米管的聚二甲基硅氧烷彈性體作為雙層體系的基質，多種功能聚合物作為頂層材料制備了對近紅外光響應的動態褶皺。由于碳納米管從光能到熱能的高效率轉化，使得CNT－PDMS實現了近紅外光控制的熱膨脹，因而實現了通過對近紅外光開關的雙層體系應變的動態調控。這種近紅外光驅動的動態褶皺可以被應用到智能顯示、動態光柵和光控電子器件上。