《Research》杜学敏/叶强：单组分天然多糖水凝胶膜的形状变形编辑( 二 )

图4 CS水凝胶薄膜通过改变厚度和长宽比的形状变形行为。
多功能协作形状变形和驱动
结合长度到宽度和厚度对 CS 水凝胶薄膜可编程形状变形的影响，团队进一步从平面 CS 水凝胶薄膜中制备了一些复杂的致动器，由“剪纸”艺术辅助（图 5（a）-5（ d)) 。此外，还可以通过 U 形水凝胶膜膨胀获得人造角（图 5（c）），其中 U 形水凝胶膜的脚和桥分别变形为螺旋和短边滚动，由于长宽比不同。此外，通过精确控制CS水凝胶薄膜的厚度和长宽比，可以轻松实现具有不同变形模式的各个部分的人造花（图5（d））。
图5 各种类型的协作形状变形和驱动。
【总结】
展示了一种前所未有的策略，通过整合梯度交联密度和几何效应来编辑单组分天然多糖水凝胶膜的形状变形。与以前依赖于不同组件或复杂制造技术（光掩模辅助制造或 3D 打印）的方法不同，这种协同效应增强了仅通过调整其几何形状（长宽比）来编辑 CS 水凝胶薄膜形状变形的能力或厚度）。此外，可以轻松定制各种简单（螺旋、短边滚动和长边滚动）和复杂的 3D（人工爪、角和花）变形，其形状可以通过 pH 值进一步改变。可以想象，这种通用策略可以扩展到以简单的方式指导形状变形聚合物（例如，水凝胶、液晶和形状记忆聚合物）的设计，这也为使用形状编辑聚合物开辟了新途径用于可重构生物设备、软机器人等。
参考文献：
doi.org/10.34133/2021/9786128
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