近日，国家胶体材料工程技术研究中心王旭教授课题组受含羞草植物启发，研发了一种具有高能量密度与可多重回收的体温响应性形状记忆聚合物材料。相关研究成果发表在Advanced Science。2021级博士研究生孔庆明为论文第一作者，王旭教授为论文通讯作者，山东大学为论文唯一通讯单位。

在自然界中，生物普遍具有动态适应性行为，例如含羞草的叶子在被触碰后会快速收缩，受此类现象启发，科学家开发出一系列可模拟自然界生物的响应行为的形状记忆聚合物(SMP)。根据刺激源的不同，SMP可被分类为温度响应型、电响应型和光响应型等等。其中，温度响应型SMP因其出色的稳定性、可靠性和易于控制而尤为引人注目。SMP的触发温度和能量密度对于其在生物医学和智能传感中的实际应用起着至关重要的作用。因此，开发在理想触发温度下运行并保持高能量密度的热响应SMP至关重要。

图1.(a)含羞草植物在刺激前后的形态变化。（b）受含羞草启发的SMP网络刺激前后的图片。(c)PBDx聚合物的合成过程示意图。

图2.(a)环形样品形状记忆行为示意图和实际照片。（b）在形状记忆过程中，环形样品直径随时间的变化。（c）样品在红外光照射下提起物体的示意图和实际照片。（d）样品选择性抓取高温物体的示意图和实际照片。

图3.(a)演示样品在25、37和60℃下的形状恢复过程。(b-d)样品在25、37和60℃下的形状恢复过程中的恢复速率与时间的关系。(e)演示样品支架在37℃下的形状恢复过程。(f)样品支架在37℃下的形状恢复过程中的恢复速率与时间的关系。(g)展示了样品在血管支架中的潜在应用。

受含羞草植物启发，团队设计了一个具有高能量密度和多回收性的SMP网络，该网络能够随着温度的升高从坚硬变为柔韧。该SMP具有高的能量密度，可以被用于替代人造肌肉执行各种任务。该材料可以在高温下识别和处理物品，因此有望被用作一种智能操纵器。除此之外，该SMP网络在人体温度附近具有较慢的形状恢复速率，有望作为可植入性材料被应用于解决急性阻塞等医学问题。

上述研究工作得到了国家自然科学基金和山东省自然科学杰出青年基金的资助。