高分子水凝膠驅動器是一類能(néng)夠對(duì)外界刺激（光、熱、化學(xué)、電等）産生可逆形變或者體積改變的新型智能(néng)材料。作爲一類與生物組織相似的“軟、濕”态材料，水凝膠驅動器在軟體機器人、人工肌肉、人造閥門等領域存在巨大的潛在應用價值。

　　爲此，中國(guó)科學(xué)院甯波材料技術與工程研究所智能(néng)高分子材料團隊的陳濤研究員和張佳玮研究員開(kāi)展了一系列工作。通過(guò)構築非對(duì)稱性各向(xiàng)異性水凝膠及其複合體系，實現了仿生水凝膠驅動器的多功能(néng)化（如圖1）。科研人員通過(guò)選擇性局部還(hái)原氧化石墨烯-聚N-異丙基丙烯酰胺，得到了能(néng)在pH、溫度、近紅外、離子強度等多種(zhǒng)外界刺激下進(jìn)行複雜三維形變的“仿生抓手”（Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 8670）；在智能(néng)驅動和智能(néng)變色方面(miàn)長(cháng)期的研究基礎上，他們開(kāi)發(fā)了一種(zhǒng)具有3D複雜驅動-智能(néng)變色雙功能(néng)協同的新型智能(néng)仿生水凝膠（Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704568,）；爲克服水凝膠驅動器難以脫離水環境進(jìn)行驅動的缺陷，通過(guò)雙層水凝膠内部水循環體系的構築，成(chéng)功實現了可在水、油、空氣等多種(zhǒng)環境中驅動（J. Mater. Chem. C 2018, 6, 1320）；此外，還(hái)把驅動和形狀記憶結合起(qǐ)來，以此作爲形狀記憶材料的受力來源，實現材料形變的可控調節（Chem. Commun. 2018, 54, 1229）

　　基于上述系列研究成(chéng)果及近幾年在仿生各向(xiàng)異性水凝膠驅動器方面(miàn)的研究經(jīng)驗，研究人員近期發(fā)表綜述文章（Adv. Sci., 2018, 1801584），系統介紹了近年來仿生各向(xiàng)異性水凝膠驅動器相關研究的最新進(jìn)展。其中，對(duì)各向(xiàng)異性結構，包括雙層結構、梯度結構、圖案化結構以及取向(xiàng)結構等多種(zhǒng)非對(duì)稱性結構的構造方法及其相應的典型案例做了細緻梳理；總結概括了水凝膠驅動器在執行器、行走器/遊泳器、人工閥門等仿生器件方面(miàn)可能(néng)存在的應用；此外，通過(guò)熒光性能(néng)、形狀記憶功能(néng)、自修複等的引入，多功能(néng)水凝膠驅動器也成(chéng)爲仿生各向(xiàng)異性水凝膠驅動器一個重要的研究内容。最後(hòu)，研究人員讨論了這(zhè)類材料現存的挑戰及其未來的發(fā)展方向(xiàng)，包括如何精确控制形變、如何提高水凝膠強度以實現實際應用、如何提高響應速度等。相信在不久的將(jiāng)來，仿生各向(xiàng)異性水凝膠驅動器將(jiāng)取得蓬勃的發(fā)展。

　　以上工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（51773215, 21774138, 21644009）、浙江省自然科學(xué)基金(LY17B040003, LY17B040004)，中科院前沿科學(xué)重點研究項目（QYZDB-SSW-SLH036）的資助以及中科院青年創新促進(jìn)會的支持（2017337）。

　　圖1 多功能(néng)仿生水凝膠驅動器的構建

　　圖2 仿生水凝膠驅動器的各向(xiàng)異性結構構築及其潛在應用

　　（高分子事(shì)業部 樂曉霞）