由토토사이트 러쉬有机纳米工程专业魏廷宰教授、釜山大学应用化学工学部金彩彬教授、东义大学化学工学专业郑昭潭教授组成的国内共同研究团队,成功开发出了能够对磁场、光和热产生反应的多重感应智能材料,并实现了仿生自然鲨鱼鳞结构的三维表面。
鲨鱼的皮肤表面具有被称为“riblet(微肋)”的细微波纹结构,可在水中降低摩擦阻力从而灵活且高速地游动。这种结构已被应用于飞机表面及泳衣等领域,并长期在技术上进行着研究。事实上,在1980年代美国国家航空航天局(NASA)就曾开展了将人工鲨鱼鳞应用于飞机的实验。2000年悉尼奥运会上,穿着仿生鲨鱼鳞全身泳衣的运动员夺得三枚金牌验证了其效果。
然而,由于鲨鱼鳞具有重叠交错的复杂3维结构,现有技术难以实现如现实般的再现。为此,토토사이트 러쉬魏廷宰教授团队曾于2024年开发出了在含有磁性粒子的弹性高分子上施加外部磁场,并涂覆热固性高分子树脂以固定结构的方法,该成果已发表于国际学术期刊《Advanced Materials》并引起了众多关注。
但当时的方法存在热固性高分子树脂涂覆量难以精确控制的问题,树脂会填充至微小突起之间的缝隙从而限制了精细结构的再现性。此外,一旦固定成型后结构难以再次变形,无法实现反复形态调节。
为了克服上述限制,此次共同研究团队新开发出一种可通过光刺激实时固定和解除结构的智能材料。该材料基于光照下分子间键结合可重新排列的二硫键结构,设计为“可逆共价网络(CAN,Covalent Adaptable Networks)”。
토토사이트 러쉬团队不仅对材料的力学性能进行了토토사이트 러쉬,还精确分析了该材料在光照和温度作用下的反应特性,并通过分子动力学模拟明确揭示了其分子层面的反应机制。
该结构由基于二硫键的CAN与含磁性粒子的微纹理组成,可在外部磁场作用下灵活改变形态。在此状态下照射光线,材料内部的动态键结合发生反应,缓解应力并固定形状。通过这一过程可实现与真实鲨鱼鳞相似的3维重叠结构,并可通过改变磁场方向并再次照射光线实现结构的重新构建从而实现反复的形态调节。
该技术在精确仿生结构实现与可重复结构控制两方面均突破了以往토토사이트 러쉬的限制,因而被评价为具有重大意义的成果。
此次研究获得了韩国研究财团的资助,由釜山大学博士课程生尹耀明与토토사이트 러쉬硕博连读课程生文浩俊担任共同第一作者,토토사이트 러쉬博士后研究员赵雄备与东义大学硕士课程生李东旭为共同作者,釜山大学金彩彬教授、东义大学郑昭潭教授、토토사이트 러쉬魏廷宰教授担任共同通讯作者参与。
该论文为《Light-Fueled In-Operando Shape Reconfiguration, Fixation, and Recovery of Magnetically Actuated Microtextured Covalent Adaptable Networks》已于6月1日在线发表于国际权威学术期刊《Advanced Materials》,并因토토사이트 러쉬的卓越性被选为封面论文(Front Cover)。
