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　　自然中的一些生物為了適應(yīng)環(huán)境的變化，可以根據(jù)特定的環(huán)境變化調(diào)整其形狀，并在環(huán)境穩(wěn)定時(shí)恢復(fù)原狀。例如，含羞草的葉片在受到觸碰時(shí)會(huì)向內(nèi)折疊，經(jīng)過一段時(shí)間后其葉片恢復(fù)初始形狀。為了模擬此類獨(dú)特的形狀記憶現(xiàn)象，近年來，化學(xué)家們致力于將分子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)性進(jìn)行跨尺度傳遞，構(gòu)筑具備優(yōu)異形狀記憶功能的仿生材料。

　　曲大輝教授介紹，機(jī)械鍵是一類兩個(gè)或以上的分子進(jìn)行空間糾纏的拓?fù)滏I合方式，兼具共價(jià)鍵的穩(wěn)固性與非共價(jià)相互作用的動(dòng)態(tài)性，近年來，其作為分子機(jī)器的主要骨架結(jié)構(gòu)受到廣泛關(guān)注和研究。其中，[c2]雛菊鏈由同時(shí)帶有主體大環(huán)和客體識(shí)別位點(diǎn)的單體通過主客體作用互相穿插而形成，其特殊的機(jī)械互鎖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可作為天然的交聯(lián)點(diǎn)嵌入到聚合物材料中，用于構(gòu)建在特定刺激下進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)的“分子肌肉”，賦予材料一些意想不到的功能。

　　該研究團(tuán)隊(duì)以[c2]雛菊鏈結(jié)構(gòu)作為聚合物網(wǎng)絡(luò)的動(dòng)態(tài)單元，構(gòu)筑了一種超分子形狀記憶聚合物DCSM，其表現(xiàn)出優(yōu)異的形狀固定率、形狀恢復(fù)率以及形狀記憶抗疲勞特性。通過控制溫度可形成多種臨時(shí)形狀，并能夠在特定的溫度下完全恢復(fù)至其永久形狀。通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)，研究人員研究了基于[c2]雛菊鏈的機(jī)械互鎖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與形狀記憶功能的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)現(xiàn)該類空間互鎖結(jié)構(gòu)有助于提高聚合物玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，這對(duì)熵驅(qū)動(dòng)形狀記憶效應(yīng)至關(guān)重要。同時(shí)，機(jī)械互鎖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)極大地提高了聚合網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械性能，并顯著增強(qiáng)了材料的形狀恢復(fù)性能和抗疲勞特性，這一發(fā)現(xiàn)可為高性能動(dòng)態(tài)智能材料的性能定制提供重要依據(jù)。

材料的制備及其形狀記憶功能。受訪對(duì)象供圖

　　該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委、上海市科技重大專項(xiàng)、上海市科學(xué)技術(shù)委員會(huì)、上海市教委科研創(chuàng)新計(jì)劃、上海市浦江計(jì)劃、費(fèi)林加諾貝爾獎(jiǎng)科學(xué)家聯(lián)合研究中心等資金支持。