光控下的“變形金剛”

材料牛注：還記得記憶合金么？科學家新研制的彩光觸發自折疊材料來了！依據光色和“鉸鏈”的變化而產生復雜的自折疊結構，使得材料的每個部分以特定的順序折疊，更為不可思議的是折疊的速度和角度還可以控制！讓我們一睹它的風采！

以前，我們已經見過由光響應的自折疊結構，而且這種技術已經成功應用于將平板轉變成類似于立方體和金字塔這樣簡單的3D形狀。為了使這些智能材料更加智能化，科學家們研發了一種新方法，它可以依據光色和“鉸鏈”的變化而產生復雜的自折疊結構，以此使得材料的每個部分以特定的順序折疊。

這項新研究源于2011年NC州立大學的一項研究，當時研究者制作的2D模板，在紅外線下可以自折疊成所需的形狀。該技術的關鍵之處在于鉸鏈處的粗黑線，這種粗黑線相比于周圍的透明材料，能夠吸收更多的能量，進而將自身收縮拉伸到預期的位置。團隊可以通過調整每條線的厚度去控制折疊的速度和角度。

該操作的缺點之一是一旦光照，會同時引發所有的折疊程序。目前研究者已經研發出了控制折疊順序的方法，即改變光線和鉸鏈的顏色來觸發單個折疊。研究的合作者Michael Dickey認為，“該領域的一個長期存在的難題是找到一種方法來控制2D片材將自身折疊成3D物體時的順序。”就像大家折紙或是疊衣物時，最重要的是你折疊的順序。

該方法的工作原理是顏色決定所吸收光的波長和吸收效率。待鉸鏈上色后，研究者將材料置于彩光之下，使得部分鉸鏈得以運動。例如兩個分別為黃色和藍色的鉸鏈，當照射藍光時，發生變形的是黃色鉸鏈，而非另一個，這是因為藍色鉸鏈不吸收藍光所導致的。與此同時，在條件允許時，紅光會觸發藍色鉸鏈的變形。

這種方法使團隊利用自行設計的彩光來構建3D模型成為了現實，當然也可以在不改變光色的條件下控制折疊的順序。不同顏料的顏色將以不同的速率吸收特定波長的光，這意味著一個鉸鏈可以立刻運轉起來，然而另一個則需要一定的反應時間。

自折疊材料和結構的不斷深入研究，為潛在的市場應用打開了一扇大門。比如，從能夠通過自我伸縮完成一系列動作的機器人，到發射到太空中自動鋪展開的太陽能電池板陣列，均將成為它的用武之地。

Dickey補充道：“這雖然是一個概念試驗類文章，但它卻通過簡易廉價的方式打開了一系列潛在的應用市場的大門。人們對自組裝結構感興趣的原因有很多種，從將平板型的包裹運輸與裝配，到為自行組裝的醫療和電子設備提供一個‘干凈’的環境。”可見，它的應用前景不可限量！

原文鏈接：Light-controlled self-assembling material knows when to fold 'em.

文獻鏈接：Sequential self-folding of polymer sheets.

本文由編輯部丁菲菲提供素材，段鵬超編譯，牛蕾審核，點我加入材料人編輯部。

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