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近紅外光驅(qū)動的動態(tài)微納米表面褶皺圖案

  響應(yīng)性表面微納米圖案可以通過外界刺激動態(tài)地調(diào)控表面微納米結(jié)構(gòu)，從而實現(xiàn)材料表面性能的動態(tài)控制，進(jìn)而制備出基于動態(tài)表面的器件。其中，利用材料表面不穩(wěn)定性構(gòu)筑褶皺是制備表面微納米圖案的一類通用方法，然而如何實現(xiàn)微納米褶皺圖案的動態(tài)調(diào)控仍然是一個挑戰(zhàn)。

  結(jié)合動態(tài)物理與表面褶皺圖案，上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院印杰教授-姜學(xué)松研究員課題組提出了一類簡單、普適的制備具有近紅外光響應(yīng)性的動態(tài)微納米表面褶皺圖案的策略。研究者通過向底層彈性基底聚二甲基硅氧烷(PDMS)中引入微量的碳納米管（CNT），制備出一類具有良好的近紅外光響應(yīng)性的彈性基底。利用聚合物、金屬等作為上層材料, 構(gòu)筑功能性薄膜/CNT-PDMS雙層體系，制備具有優(yōu)良的近紅外光響應(yīng)性的表面微納米褶皺圖案。利用碳納米管優(yōu)異的光熱轉(zhuǎn)換效率, 在紅外光輻射下，基底CNT-PDMS可以迅速升溫，褶皺圖案迅速擦除；撤去紅外光后，褶皺圖案逐漸恢復(fù)(如圖a)。

圖a 近紅外光響應(yīng)性動態(tài)褶皺圖案的原理及效果

  使用具有紫外響應(yīng)性的含蒽聚合物作為上層材料，下層則采用上述制備紅外響應(yīng)性彈性基底. 通過紫外光選區(qū)光照實現(xiàn)選區(qū)褶皺, 并結(jié)合基底具有的近紅外響應(yīng)特性實現(xiàn)紅外響應(yīng)性多級次褶皺的制備，這種多級次的動態(tài)褶皺可以作為智能窗戶以及智能顯示（如圖b）。

圖b 通過上層選區(qū)光照并結(jié)合下層近紅外響應(yīng)性實現(xiàn)紅外響應(yīng)性多級次褶皺及應(yīng)用

  通過紅外響應(yīng)性動態(tài)褶皺可以實現(xiàn)一類紅外響應(yīng)性的動態(tài)光柵的制備，當(dāng)激光束通過褶皺樣品時，由于微納米褶皺圖案存在，可以得到衍射光環(huán)；當(dāng)褶皺樣品在紅外光下輻射，褶皺圖案擦除后，衍射光環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)楣獍撸@種動態(tài)光柵實現(xiàn)了光對光的衍射控制(如圖c)。

圖c通過紅外響應(yīng)性褶皺實現(xiàn)紅外控制的動態(tài)光柵

  基于動態(tài)物理效應(yīng)和修飾彈性基底的策略構(gòu)建動態(tài)可逆的微納米圖案化表面，拓展了傳統(tǒng)的利用能夠發(fā)生動態(tài)化學(xué)的材料作為褶皺體系的上層材料構(gòu)筑動態(tài)褶皺圖案的思路，具有良好的普適性和可設(shè)計性，為制備動態(tài)表面和基于該表面器件提供了新的思路。

  相關(guān)工作發(fā)表在Science Advances上，文章的第一作者是上海交通大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院碩士研究生李富東，通訊作者為姜學(xué)松研究員。該研究得到了上海市重大項目(17JC1400700)和國家自然科學(xué)基金(51373098, 21522403，51773114) 的資助。

  論文鏈接：http://advances.sciencemag.org/content/4/4/eaar5762

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