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復旦大學先進材料實驗室

    復旦大學聚合物分子工程教育部重點實驗室固定研究人員、先進材料實驗室彭慧勝教授領銜的課題組，將環境敏感的高分子與碳納米管形成復合成纖維，發展了具有電致變色的新型智能材料。該材料有望在軍事領域、航空航天、光電器件等領域具有重要的應用前景。這一研究成果Electrochromatic carbon nanotube/polydiacetylene nanocomposite fibres于9月13日發表在國際一流學術刊物《自然·納米技術》（Nature Nanotechnology 2009，DOI：10.1038/NNANO.2009.264）上。
    生物體系隨環境變化自動調控其結構和功能，如變色龍在不同環境條件下顯示粉、藍、紅、橙、綠、黑、褐、黃等多種顏色。如何模擬變色龍合成敏感材料一直是科學研究的熱點，目前研究最多的一類敏感材料——聚二炔，在熱、離子、化學試劑、機械作用等刺激下迅速改變顏色，變色機理為外界刺激改變分子構象，導致其共軛鏈長變化，由于共軛電子發生躍遷所吸收的能量不同，導致指示顏色變化。然而，聚二炔真正的應用并不多見，主要源于兩方面的缺陷：（1）顏色變化往往不可逆；（2）刺激變色的環境因素受限，因為聚二炔導電率非常低，通過的微小電流不足以刺激聚二炔構象變化而變色。
    碳納米管自1991年問世以來，一直是材料科學研究領域的焦點。碳納米管是由石墨層卷成的無縫、中空管體，由于獨特的化學結構，碳納米管顯示了極其優異的室溫導電率，高達104 S/cm。彭慧勝課題組通過化學反應或物理作用把聚二炔連接到碳納米管表面，制備出具有良好導電性能的聚二炔/碳納米管復合纖維，當加載超過臨界值的電流時，該復合纖維在兩秒鐘內指示顏色變化；卸載電流后，該復合纖維的顏色又在兩秒鐘內恢復如前。該復合纖維還顯示了良好的機械性能，斷裂強度超過1兆帕。
    該復合纖維適于大規模生產，具有工業化前景。相關技術已申請了多項國際國內專利。另外，與普通化學纖維相似，聚二炔/碳納米管復合纖維可以根據實際需要方便地編織成各種形狀結構，可以應用在非常廣泛的領域。

（聚二炔/碳納米管復合纖維的掃描電鏡照片）