近日， 化学化工学院杨洪教授课题组在仿生光子软致动器领域取得新进展，研究成果以“Patterned Photonic Actuators with Dynamic Shape-Morphing and Color-Changing Capabilities Fabricated by Athermal Embossing Technology”为题，在国际权威期刊Angewandte Chemie International Edition《德国应用化学》在线发表。
近年来，光子软致动器因具有在外部刺激下颜色和形状协同变化的能力，引起了科学界的广泛关注。光子软致动器的颜色来自于表面微纳结构（如光子晶体）对入射光的衍射、反射或干涉；当光子致动器感知外界刺激时，可依靠结构色准确直观地反映软致动器的细微变化。然而，目前整体式光子致动器的响应变形常常会导致颜色均匀性和循环性能差，且仍存在制备工艺繁琐耗时和变形量较小等缺点。因此，开发高效、快速、经济的方法来制造具有图案化颜色和大变形能力的图案化光子致动器具有重要的科学意义。
研究团队报道了一种非热压印技术，可用于快速制备基于近红外光响应液晶弹性体的图案化光子致动器。整个制造过程包括三个阶段：首先，利用掩模辅助技术在培养皿上自组装成图案化的聚苯乙烯微球阵列模板；随后，将涂覆有预聚物的液晶弹性体致动器放置在模板表面，并在紫外光照下快速聚合；最后与模板剥离获得图案化光子致动器。与传统制备方法相比，这种非热压印技术可以在现有的致动器上简单快速地制造微纳结构，并产生图案化的结构颜色。由此获得的图案化光子致动器表现出明亮的角度依赖结构色、复杂的三维形状变化以及在近红外光刺激下良好的颜色耐久性。
基于这种非热压印技术，课题组进一步制作了各种基于液晶弹性体的图案光子致动器，并论证其在近红外光照射下协同改变结构颜色和形状的能力。其中，蝴蝶形状的致动器可以在扇动翅膀的同时产生结构颜色的动态变化，千纸鹤形状的致动器同时具备形状记忆、结构颜色信息存储和动态显示等特性。这种非热压印技术能够简化具有复杂三维形状变形能力的图案化光子软致动器的制备过程，在防伪标识、信息存储和智能设备等领域有广泛的应用前景。
论文的第一作者为 化学化工学院博士研究生钱尼娜，杨洪教授和王猛副研究员为共同通讯作者， 为唯一通讯单位。
该工作得到了国家杰出青年科学基金和国家重点研发计划的资助。
论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202406534
来源：化学化工学院