【材料】AMR Account｜澳门科技大学曾嵩山教授-康涅狄格大学孙陆逸教授：基于动态形貌调控和多尺度构筑的仿生智能软材料
【材料】AMR Account｜澳门科技大学曾嵩山教授-康涅狄格大学孙陆逸教授：基于动态形貌调控和多尺度构筑的仿生智能软材料
X-molNews
“X-MOL资讯”关注化学、材料和生命科学领域的科研，坚持“原创、专业、深度、生动”。公众号菜单还提供“期刊浏览”等强大功能，覆盖各领域上万种期刊的最新论文，支持个性化浏览。
以下文章来源于AMR材料研究述评 ，作者AMR
Accounts of Materials Research（《材料研究述评》）是上海科技大学与美国化学会出版社合作出版的新刊，发表简明扼要的个人述评和观点文章，关注材料科学与工程各领域的研究进展。
点击蓝字
关注我们
近日，澳门科技大学曾嵩山教授-康涅狄格大学孙陆逸教授的AMR述评文章“Smart Soft Materials with Multiscale Architecture and Dynamic Surface Topographies”在线发表。文章总结了基于动态形貌调控和多尺度膜/衬底结构的仿生智能软材料的特征和性能，及其在各类刺激响应器件中的应用， 并讨论了今后这类材料的设计和应用面临的挑战。
关键词：智能软材料，动态形貌调控，多尺度结构，仿生设计，裂缝/褶皱/三维结构
文章内容简介
智能软材料，作为一种特殊的人造材料, 其光/力/电学等性能在受到外部刺激情况下 （比如 光、水分、外力、温度、电场、磁场、pH等），可以发生瞬时性或较快速的改变。因这种出色的刺激响应性能，此类材料在光子学，电子学，力学，材料学和生物工程学等领域中得到了广泛应用。另一方面，自然界存在各种引人入胜的多尺度结构、适应机制和动态响应模式。比如褶皱，裂缝，折痕等微纳结构广泛存在于各类动植物的表面上，这类结构可以产生各种有趣的光学现象以便让生物对环境有更好的适应性。受此启发，研究人员模仿上述微纳纹理开发出了各种智能软材料，旨在进一步设计具备良好刺激响应性能的新颖先进材料体系。然而，此类设计仍面临以下的困难和挑战：（1）如何设计聚合物网络和其他无机/有机成分集成杂化的新型微纳结构，以实现前所未有的刺激响应特性；（2）如何调控具有不同物理化学性能的材料界面，以确保体系的稳定性、耐久性和可逆性；(3) 如何针对特定的功能需要来调整材料的选择以及结构和形貌的调控。
在此文章中，为应对上述挑战，作者们提出了一种将仿生设计，材料表面工程与多尺度结构有机结合的思路，设计出了一系列新型智能软材料。它们一般为具有紧密相连的弹性基底和硬质薄膜组成的双层或多层的平面或三维结构。这些材料具有可转换的表面形貌结构，如可动态变化的裂缝，响应性的褶皱/折痕或其他类似微纳结构。这些形貌结构实现了可调的动态刺激响应光学、电学和机械性能，例如应变响应的光散射效应、应变可调的光屏蔽性能、水分/应变/光热可调表面反射率等等。这些材料可以在智能窗户，防伪标签，信息加密，压力/温度/湿度传感器，可拉伸电子等方面得到广泛的应用。
NO.1
AMR：请问您选择该领域的初心是什么？
作者团队：
这个课题研究方向让我们可以师法自然，从绚丽多彩的自然界中获得启发，制备出一些具有宏观和微观可观测光电学现象的材料。除此之外，这些材料可以在智能窗户，防伪/信息加密，各类传感器，可拉伸电子等方面得到广泛的应用。
NO.2
AMR：请问您对该领域的发展有何愿景？
作者团队：
接下来，我们希望跟材料学其他方向比如电致发光等进一步结合起来，也希望可以跨领域跟机器学习或者人工智能等方向，进行多学科交叉融合，进一步拓展相关应用。
作者团队简介
澳门科技大学
助理教授 曾嵩山
曾嵩山 ，目前是澳门科技大学创新工程学院材料科学与工程系，澳门材料科学与工程研究院，以及珠海澳科大科技研究院助理教授，独立PI。于中山大学获学士和硕士学位，后于美国康涅狄格大学获得博士学位，导师为孙陆逸教授。随后分别在康涅狄格大学和香港中文大学从事博士后研究。研究兴趣主要集中于开发具有多尺度杂化结构的智能仿生材料，柔性光电器件和传感器，结构色，褶皱纹理，聚合物基复合材料等。在 PNAS, Nat. Commun., Adv. Mater., Mater. Today, Adv. Funct. Mater., Mater. Horizons 等期刊发表SCI论文40余篇，引用2400余次，申请美国发明专利6项（已授权2项）。
康涅狄格大学
化学工程 博士 Andrew T. Smith
Andrew T. Smith , 高级研究工程师， 2021年于康涅狄格大学获得化学工程博士学位，导师为孙陆逸教授。2011年获得康涅狄格大学商学学士学位，2016年获得康涅狄格大学化学工程学士学位。目前就职于Saint-Gobain公司。
康涅狄格大学
材料科学 博士研究生 申匡宇
申匡宇 ， 2019年加入康涅狄格大学孙陆逸教授课题组攻读材料科学博士学位。他目前的研究方向是智能多响应材料，纳米自组装材料的设计和应用。
康涅狄格大学
化学与生物分子工程 教授 孙陆逸
孙陆逸 ， 康涅狄格大学化学与生物分子工程教授。2004年于阿拉巴马大学获得化学博士学位。在德克萨斯农工大学完成博士后研究后，于2006年至2009年在道达尔石化公司工作。2009年至2013年在德克萨斯州立大学担任助理教授。2013年以副教授身份加入康涅狄格大学并于2018年晋升为教授。他目前的研究重点是纳米结构材料的设计，制备与应用。
扫码阅读曾嵩山教授-孙陆逸教授团队的精彩Account文章：
Smart Soft Materials with Multiscale Architecture and Dynamic Surface Topographies
Songshan Zeng, Andrew T. Smith, Kuangyu Shen, and Luyi Sun*
原文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/accountsmr.2c00111
投稿指南 目前Accounts of Materials Research的投稿主要基于编辑团队的邀请。如您有意投稿，请先按照Author Guidelines的要求准备并投递proposal， 编辑团队会对您的proposal进行评审。如果proposal被接受，我们将向您发送投稿邀请。扫码阅读作者指南，下载proposal form：