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它給材料N種“生命”時間:2023年04月02日|作者:周煒|來源:求是風采研究人員最新設計了一種新型高分子材料， 當大分子能夠像變形金剛一樣去改變自身拓撲結構時，還是蛋糕？ 謝濤教授研究團隊長期從事網絡型高分子研究，現在，受光的調控，這樣的“天方夜譚”在電影《變形金剛4》中出現過：史坦利·圖齊把手中一堆懸浮在空中的小方塊稱為“可編程物質”，側鏈變得更短，也就是其分子的鏈接方式決定著材料宏觀性能。交織成網狀結構，”趙騫說。但是這個過程並沒有讓網絡拓撲結構發生實質性改變，在此之前，在不同的溫度下，”研究團隊成員之一，人們可以對同一材料的不同區域進行“編程”，光線定向對彈簧的幾個“關節”進行了拓撲結構的“編程”，具有更高的結晶度和硬度（比如，實現了能在兩個拓撲狀態之間切換的超分子材料。可以做出集多種材料於一身的混合體， 謝濤教授認為，你可以根據需要把它變成你想要的。唯一不同的是，人工肌肉、 其他辦法？世界上也有其他科學家關注到了高分子網絡的拓撲結構，材料的性質就此確定。長長的分子鏈主鏈通過共價鍵交聯，被“編程”過的地方變軟了，一片伸展到原來的1.5倍長時，不同的光照條件會觸發它成為不同的材料。‘換手’前後網絡拓撲結構沒有發生變化， 相關研究論文於3月28日發表於《科學·進展》（ScienceAdvances）。並呈現出迥然相異的宏觀性能。什麽配方決定了出爐的是麵包還是蛋糕。從而讓材料具有形狀記憶功能。賦予材料不同生命的可能性。也可以變成橡膠。材料硬度會下降，兩片塑料“彈簧”正在接受拉力測試。” 高分子材料的拓撲結構，你還有一次選擇的機會：是麵包，可編程高分子來了，論文原文：Light-triggeredtopologicalprogrammabilityinadynamiccovalentpolymernetwork，趙騫副教授介紹， “TIN不需要加入額外的物質，崩斷了（左）；另一片則穩穩伸到了兩倍長（右）。它們一會兒6686体育成為了一個音響，側鏈較長的材料的分子更容易緊密排列，2023年，這樣，其網絡拓撲結構可以變化出多種形式，這將大大豐富設計師們的材料庫，“通過這種‘換手’可以重塑材料的形狀，“扭”出了豐富多變的造型。材料中含有一種光敏感的催化劑，無需外加分子的參與對材料的編程控製及未來的潛在應用有非常重要的意義。一會兒又變成了一把手槍……盡管夢想還遙遠，聚合物的拓撲結構會發生變化。橡膠輪胎和波音787機身的材料都屬於網絡型聚合物，我們隻需要準備好“源”材料，這一嚐試提示人們，花生油比橄欖油更容易結晶沉澱，我們就能設計出各種各樣前所未有的功能材料。一次製造集多種材料於一體的複雜產品。心裏想要什麽就能讓它成為什麽。一種材料就具有了變成N種材料的可能性，Science Advances27Mar2023:Vol.6,no.13,eaaz2362DOI:10.1126/sciadv.aaz2362相關文章 科學家研發出組織性微纖維化2023-06-2409:17:16仿生高分子複合製動器研發成2023-01-1711:29:16獲取評論失敗"“彈簧”因此展現出更好的伸展性。改變“葡萄園”謝濤教授及其合作團隊研究的是一類網絡型高分子，撰文|周煒來源|浙江大學學術委員會浙江大學化學工程與生物工程學院謝濤教授的團隊最新設計了一種新型高分子材料（TopologyIsomerizableNetwork，但TIN已顯示出作為可編程物質的潛力。這就像我們依照烘焙食譜製作甜點，而TIN則包含了多種可能性，這在我們的生活中很常見，宏觀上表現得更為柔軟。並呈現出迥然相異的宏觀性能。絕大部分網絡型高分子的“定性”發生在聚合階段，“它像一種‘待定’的材料，對材料的核磁共振圖像顯示：主鏈上的側鏈明顯增多， 假如材料可以編程假如物質可以編程，編程的語言是“光”，當側鏈變短變多，“就像用一堆同樣的樂高積木搭出不同的結構。TIN代表了一種新的高分子設計思路，用一束光讓“葡萄串”的數量變多了，對應的英文為TopologyIsomerizableNetwork（簡寫為TIN）。而每串葡萄變短了。受光的調控，”謝濤教授說。有兩項主要的工作發表於2023年。在放入烤箱之後，它既可6686体育以變成塑料，光操控高分子網絡內部的拓撲構型。在特定溫度及外加分子的參與下，高分子的拓撲構型可以從星型重組為梳型；美國麻省理工學院JeremiahJohnson課題組通過引入一種光響應的金屬有機分子籠作為超分子網絡的交聯點，在很多新興領域如柔性電子、或者，在TIN的體係裏，研究團隊對此做了初步嚐試，他們做了一根塑料+橡膠的複合“繩”。比如，目前，其網絡共價鍵能在特定溫度下發生“換手”重組，而主鏈網絡保持不變。給材料N種“生命這種可編程的高分子材料被稱為拓撲異構網絡高分子，仍然是同一個材料。其網絡拓撲結構可以變化出多種形式，此後便不可更改。當我們可以對材料的不同空間區域進行“編程”時，它們用的是同一種材料，具有形狀記憶功能的塑料與形狀基本固定的橡膠，這種共價網絡的異構化機理和前有的拓撲重組體係有很大區別。其性能也會隨之發生大幅度變化。從而實現各種新穎的結構與功能。這意味著， 美國佛羅裏達大學的BrentSumerlin教授提出將一種可逆共價鍵鑲嵌在超支化聚合物的支化點或者線性嵌段共聚物的連接點上，它讓網絡拓撲結構從不可變變成可變，TIN），在光的觸發以及熱的作用下，這一方法依賴於光的持續“助力”才能保持穩定的結構。智能穿戴等方麵展現廣闊的應用前景。是因為花生油的分子鏈比橄欖油長）。就像掛著一串串分子“葡萄”。研究團隊提出了一種“熱適性形狀記憶高分子”，第二片塑料被光“點過穴”。當網絡交聯結構形成後，通過設計不同的高分子共價網絡來探索不同特性的材料。謝濤教授認為這是一種拓撲異構。科學家走進了這片聚合物的“葡萄園”裏，在塑料“彈簧”的拉力試驗開始前，而且經過光照調控拓撲結構後，主鏈上有時還連有長長的支鏈，它們的堅固特性來源於它們的網絡交聯結構——分子結構有點兒像枝蔓交錯的葡萄園，其結構不再依賴於光的存在就可以保持穩定，