顆粒在線訊：自然界中，許多生物體根據(jù)生存需要逐漸進化出獨特的環(huán)境適應行為，例如變色龍、樹蛙、章魚等變色生物可以根據(jù)環(huán)境需要來自適應改變皮膚顏色和圖案，以達到交流、偽裝等目的。受此啟發(fā)，科研工作者希望通過設計智能人工材料（特別是類生物組織的軟、濕態(tài)高分子水凝膠材料）來復制生物體的環(huán)境刺激響應變色行為。仿生智能變色水凝膠新材料的發(fā)展有助于理解自然界的生物變色現(xiàn)象，并有望在傳感檢測、柔性顯示、變色偽裝皮膚、軟體機器人等領域發(fā)揮應用價值。

　　與源于對外界光的吸收、反射或散射而產(chǎn)生的色素色或結構色不同，熒光色是一種發(fā)光色，色飽和度高，適用于夜晚、森林、海洋、河流等照明不足的環(huán)境，因此被認為是色素色和結構色的良好補充。然而，與能夠在不同外界刺激環(huán)境中呈現(xiàn)豐富皮膚顏色變化的變色龍等生物相比，科研人員制備的多色熒光高分子水凝膠在外界刺激下的發(fā)光顏色變化范圍仍較窄，難以利用單一水凝膠實現(xiàn)多重刺激響應的寬范圍熒光顏色變化。

　　為此，中國科學院寧波材料技術與工程研究所智能高分子材料團隊基于前期基礎研究，提出了精確控制不同熒光團空間分布結構以實現(xiàn)高分子水凝膠熒光顏色有效調(diào)控的新策略。最近，寧波材料所研究人員和中科院過程工程研究所研究員周蕾團隊合作，發(fā)展高分子水凝膠的分子結構設計，將聚集誘導發(fā)光的取代萘酰亞胺型藍色熒光團和稀土配位型紅、綠色熒光團分別引入同一水凝膠體系的不同高分子交聯(lián)網(wǎng)絡中（如圖）。得益于這一創(chuàng)新材料結構設計，萘酰亞胺型藍色熒光團和稀土配位型紅、綠色熒光團的發(fā)光強度可以分別利用不同外界刺激進行獨立且連續(xù)的調(diào)控，從而實現(xiàn)多重刺激（溫度、pH、溶劑、離子、光等）響應的紅、綠、黃、藍、紫多色熒光變化。該工作顯著拓寬了高分子水凝膠的熒光變色范圍，有望應用于智能變色偽裝皮膚、仿生智能軟體機器人等重要領域。

　　該工作以Supramolecular Hydrogel with Orthogonally Responsive R/G/B Fluorophores Enables Multi-color Switchable Biomimetic Soft Skins為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究計劃項目、國家重點研發(fā)計劃、中科院青年創(chuàng)新促進會和王寬誠教育基金等的支持。

高分子水凝膠的結構設計示意圖和多重刺激響應熒光變色圖