有機生物體利用肌肉組織的各向異性的膨脹和收縮，實現了復雜、可控的變形與運動的功能。在自然生物的啟發下，研究者們致力于開發具有各向異性結構的響應性軟材料，并將其應用于軟驅動器、軟體機器人等領域。電場和磁場誘導分子、粒子取向是制備各向異性軟材料的有效途徑。然而，如何構筑復雜取向結構是仿生驅動器設計中的難題。近日，浙江大學高分子系鄭強教授、吳子良研究員團隊與拜羅伊特大學Josef Breu教授合作，通過控制外加電場分布，誘導納米片取向從而制備含有復雜各向異性結構的納米復合水凝膠并實現了可控變形與驅動。
該團隊及其合作者通過控制電極的形狀與分布，制備了多種具有周期性取向結構的水凝膠，其中納米片沿著電場方向取向。在外界刺激下，復合水凝膠局部發生各向異性變形，在內部應力驅動下形成特定的三維構型。其次，通過激光動態驅動局部變形，該水凝膠具有一定的運動能力。
這種基于分布電場誘導復雜取向的策略適用于其他納米粒子、液晶分子以及彈性體、熱固性聚合物體系。所制備的各向異性軟材料有望應用于柔性電子、軟驅動器等領域。相關成果以“Distributed Electric Field Induces Orientations of Nanosheets to Prepare Hydrogels with Elaborate Ordered Structures and Programmed Deformations”為題發表于Advanced Materials。博士研究生朱清麗為論文的第一作者，浙江大學吳子良研究員與拜羅伊特大學Josef Breu教授為論文共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金、浙江省自然科學基金等項目的資助。
原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202005567
