【摘 要】
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捕蝇草、豆荚等植物器官能够在一定的环境下发生三维变形,这与其特殊的梯度纤维结构有关。利用凝胶等高分子软材料实现类似的可控变形具有重要的科学意义和应用价值。其关键
【机 构】
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浙江大学高分子科学与工程学系教育部高分子合成与功能构造重点实验室;
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捕蝇草、豆荚等植物器官能够在一定的环境下发生三维变形,这与其特殊的梯度纤维结构有关。利用凝胶等高分子软材料实现类似的可控变形具有重要的科学意义和应用价值。其关键在于如何构筑复杂梯度结构并控制材料内部的应力分布。我们模拟豆荚层状纤维素结构,使用多步光刻技术合成了具有双层间隔条纹的复合结构水凝胶,并研究其在外界刺激下发生可控扭转螺旋变形。通过调整凝胶尺寸和条纹角度,我们能够控制凝胶形成卷曲、圆柱螺旋、扭转螺旋等三维形状。此外,我们还利用不同响应性高分子构筑条纹结构,使复合凝胶能够在外界刺激下发生三维形状转换。以上成果展示了水凝胶复杂结构与三维变形的精确控制,也为其它软材料结构与变形设计提供了思路。
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