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  功能材料是一種在光、電、磁、熱、化學等外界作用下具有特定功能的材料，隨著各種功能材料種類的大量開發(fā)和性能的不斷提升，它們在電子皮膚、柔性機器人和可穿戴/植入式電子設備等許多方面顯示出了巨大的應用前景。形狀記憶聚合物是一種應激性的功能材料，這種材料在常溫下可以維持一種臨時的形狀，在外界光或熱刺激下會恢復到初始形態(tài)。對熱響應形狀記憶聚合物而言，將材料維持在一定形狀并將溫度升到高于轉(zhuǎn)變溫度 (融化溫度或者玻璃化轉(zhuǎn)變溫度) 再進行降溫的過程可以得到一個臨時的形狀。當材料在沒有外力作用下的溫度上升到轉(zhuǎn)變溫度時，由于熵的彈性釋放材料又會回復到初始的形狀。這種獨特的性能使得形狀記憶聚合物在生物醫(yī)用器件，柔性機器人，柔性電子器件和航空航天領(lǐng)域都有著廣泛的應用。 

  近日，在中科院北京納米能源與系統(tǒng)研究所所長、美國佐治亞理工學院校董教授王中林院士的指導下，劉瑞遠博士，匡曉博士和鄧佳楠博士等研究人員利用熱響應形狀記憶材料制備了一種可以收集生物機械能和探測生物運動信號的摩擦納米發(fā)電機，通過結(jié)合形狀記憶材料的獨特性能和離子導電液體電極的可流動性，這種摩擦納米發(fā)電機可以隨著不同使用要求改變并且維持特定形狀。除了能夠采集機械能，這種裝置還可以作為一種多功能的可穿戴柔性自驅(qū)動傳感器，該工作展示了功能材料在能量采集器件，自驅(qū)動傳感器和柔性機器人中的新應用。 

  研究人員首先利用聚己內(nèi)酯和光引發(fā)劑制備出了拉伸斷裂伸長率達到900%的形狀記憶聚合物，并且得到了97%以上的形狀回復率，顯示出了這種材料優(yōu)異的機械性能。通過在聚合物內(nèi)部注入導電離子液體，制備出了具有形狀記憶功能的摩擦納米發(fā)電機，該器件在1000 MΩ的匹配電阻下，得到了282 mW/m2的最大輸出功率，在手動拍打收集能量的情況下可以在180 s內(nèi)將一個100 μF容量的電容器充到1.5 V，能夠用于驅(qū)動一個電子手表。制備的納米發(fā)電機在50 ℃熱處理下可以鎖定為特定形狀，沒有外力作用下再次進行熱處理又可以回復到原來的形狀。這種獨特的性能被應用在一種智能的手腕夾板上，當手腕觸碰到材料表面時接觸起電，會發(fā)出一個警示信號，可以對手腕彎曲過度引起的腕間隧道綜合征起到防治緩解作用。利用熱定型不僅可以實現(xiàn)裝置在手腕上的良好貼合，反復的形狀記憶還可以實現(xiàn)一個裝置適用于不同手腕，極大地節(jié)省了使用材料和制作成本。相關(guān)研究工作發(fā)表在近期的Advanced Materials上(doi/10.1002/adma.201705195)。

A. 形狀記憶材料在受熱前（上圖）后（下圖）的分子構(gòu)型示意圖；B. 形狀記憶材料在受熱前（上圖）后（下圖）的照片；C. 形狀記憶摩擦納米發(fā)電機在生物醫(yī)學探測中的應用示例。 

  論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201705195/full