一種能同時對電和熱信號做出響應(yīng)的新智能材料

據(jù)《納米微小型》雜志上發(fā)表的研究論文反映：滑鐵盧大學(xué)研究人員開發(fā)的一種新型智能材料，可以同時對電和熱信號做出響應(yīng)，這也是有史以來第一個能同時對兩種不同刺激做出反應(yīng)的材料。

據(jù)論文介紹，這種材料具有局部可編程性和多刺激響應(yīng)的智能紡織結(jié)構(gòu)。該紡織結(jié)構(gòu)采用可編程形狀記憶聚合物纖維和導(dǎo)電纖維的組合，具有高度可編程性和敏感性。在不同的外部刺激下，該結(jié)構(gòu)可以通過改變形狀、導(dǎo)電性和光學(xué)性能來響應(yīng)。此外，該結(jié)構(gòu)的局部可編程性，可以使其根據(jù)需要進(jìn)行局部調(diào)整和控制。

這種可編程織物由回收塑料制成的聚合物納米復(fù)合纖維制成，價格低廉，在施加刺激時可以改變顏色和形狀。新穎的織物設(shè)計在編織結(jié)構(gòu)中結(jié)合了高度工程化的聚合物復(fù)合材料和不銹鋼，是軟硬材料完美結(jié)合的產(chǎn)物。

在生產(chǎn)方面制造，研究人員創(chuàng)造了一種類似于傳統(tǒng)織布機(jī)的設(shè)備來編織智能織物。由此產(chǎn)生的生產(chǎn)過程非常通用，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計自由和對織物特性的宏觀控制。該織物還可以通過比以前的系統(tǒng)更低的電壓激活，從而使其更節(jié)能、更具成本效益。此外，較低的電壓允許集成到更小、更便攜的設(shè)備中，使其適用于生物醫(yī)學(xué)設(shè)備和環(huán)境傳感器。

“僅作為一種可穿戴材料，它在人工智能、機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)游戲和體驗等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。”滑鐵盧大學(xué)化學(xué)工程教授Milad Kamkar博士介紹說，將這種智能紡織結(jié)構(gòu)應(yīng)用于仿生機(jī)器人手套和智能衣服等領(lǐng)域，已經(jīng)取得了良好的效果。手套可以通過感知外界環(huán)境的溫度、濕度和光線等信息來調(diào)節(jié)手套的形狀和導(dǎo)電性，實(shí)現(xiàn)精細(xì)的操作。智能衣服可以在不同的氣候條件下自動調(diào)節(jié)穿著者的體溫和濕度，提高穿著者的舒適度和健康程度。

“這些智能材料的想法最初是從仿生學(xué)科學(xué)中孕育和誕生的。”滑鐵盧多尺度材料設(shè)計 (MMD) 中心主任Kamkar說：“通過對溫度等環(huán)境刺激的感知和反應(yīng)能力，證明了新材料可以與環(huán)境相互作用，在不破壞生態(tài)系統(tǒng)的情況下監(jiān)測生態(tài)系統(tǒng)。”下一步的研究方向?qū)⑹翘岣呖椢锏男螤钣洃浶阅埽詰?yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域。