光控下的“变形金刚”

材料牛注：还记得记忆合金么？科学家新研制的彩光触发自折叠材料来了！依据光色和“铰链”的变化而产生复杂的自折叠结构，使得材料的每个部分以特定的顺序折叠，更为不可思议的是折叠的速度和角度还可以控制！让我们一睹它的风采！

以前，我们已经见过由光响应的自折叠结构，而且这种技术已经成功应用于将平板转变成类似于立方体和金字塔这样简单的3D形状。为了使这些智能材料更加智能化，科学家们研发了一种新方法，它可以依据光色和“铰链”的变化而产生复杂的自折叠结构，以此使得材料的每个部分以特定的顺序折叠。

这项新研究源于2011年NC州立大学的一项研究，当时研究者制作的2D模板，在红外线下可以自折叠成所需的形状。该技术的关键之处在于铰链处的粗黑线，这种粗黑线相比于周围的透明材料，能够吸收更多的能量，进而将自身收缩拉伸到预期的位置。团队可以通过调整每条线的厚度去控制折叠的速度和角度。

该操作的缺点之一是一旦光照，会同时引发所有的折叠程序。目前研究者已经研发出了控制折叠顺序的方法，即改变光线和铰链的颜色来触发单个折叠。研究的合作者Michael Dickey认为，“该领域的一个长期存在的难题是找到一种方法来控制2D片材将自身折叠成3D物体时的顺序。”就像大家折纸或是叠衣物时，最重要的是你折叠的顺序。

该方法的工作原理是颜色决定所吸收光的波长和吸收效率。待铰链上色后，研究者将材料置于彩光之下，使得部分铰链得以运动。例如两个分别为黄色和蓝色的铰链，当照射蓝光时，发生变形的是黄色铰链，而非另一个，这是因为蓝色铰链不吸收蓝光所导致的。与此同时，在条件允许时，红光会触发蓝色铰链的变形。

这种方法使团队利用自行设计的彩光来构建3D模型成为了现实，当然也可以在不改变光色的条件下控制折叠的顺序。不同颜料的颜色将以不同的速率吸收特定波长的光，这意味着一个铰链可以立刻运转起来，然而另一个则需要一定的反应时间。

自折叠材料和结构的不断深入研究，为潜在的市场应用打开了一扇大门。比如，从能够通过自我伸缩完成一系列动作的机器人，到发射到太空中自动铺展开的太阳能电池板阵列，均将成为它的用武之地。

Dickey补充道：“这虽然是一个概念试验类文章，但它却通过简易廉价的方式打开了一系列潜在的应用市场的大门。人们对自组装结构感兴趣的原因有很多种，从将平板型的包裹运输与装配，到为自行组装的医疗和电子设备提供一个‘干净’的环境。”可见，它的应用前景不可限量！

原文链接：Light-controlled self-assembling material knows when to fold 'em.

文献链接：Sequential self-folding of polymer sheets.

本文由编辑部丁菲菲提供素材，段鹏超编译，牛蕾审核，点我加入材料人编辑部。

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