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  在自然界中，各種生物所表現出的顏色可分為兩大類：化學色和結構色。化學色是由生物體內的各種色素產生。結構色是由特定波長的光線與納米級的結構相互作用產生。變色龍也不例外，它的虹細胞中的鳥嘌呤納米晶體正是這樣一種可以與自然光作用產生絢麗結構色的納米晶體。當變色龍處于平靜的狀態下時，這些晶體排列緊密。而當變色龍緊張時，它們會主動控制晶體的疏密程度，使其排列更加松散，這樣的結構會反射波長更長的光，于是展現出更鮮艷的結構色。而這一系列變化，在眨眼之間即可完成。這種可逆的結構色變化正是由特殊的各向異性結構與自然光相互作用而產生。

  應力響應型智能材料能夠顯示由外部應力引起的顏色變化，能夠廣泛用于機械損傷和應力應變成像分布，因而在在材料科學與工程領域擁有巨大的應用潛力。以往，基于纖維素納米纖維/晶體構建的各向異性復合水凝膠因其具有優良的柔韌力學和應力誘導的快速且敏感的響應，成為最為一類廣泛的研究對象。然而，這些水凝膠仍然面臨著一些問題，比如只能在水環境中穩定存在，且力學承載能力有限。因此制備具有高強韌力學且擁有快速應力誘導色彩響應的智能材料仍然是一個巨大的挑戰。

  基于課題組前期在利用無機離子寡聚體構建均相結構（Nature 2019, 574, 394-398，Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 2071-2075）和分級層次結構（Adv. Funct. Mater. 2020, 30, 1908556）材料的巨大優勢，通過使用超小尺寸的磷酸鈣寡聚體（直徑 ~ 1.75 nm）作為羥基磷灰石納米線的前驅體和聚乙烯醇作為彈性有機基質來構建具有應力響應的薄膜材料。結果表明，所得到的薄膜具有優異的韌性（48.3±5.2 MJ m^-3）。在外加循環應力作用下，嵌在聚合物網絡中的羥基磷灰石納米線可以在高分子鏈的帶動下排列成高度有序的晶體陣列。在正交偏光系統下產生強烈的雙折射，且能夠用肉眼觀察。因此，本研究為利用超小無機離子寡聚體制備具有超韌力學性能的功能薄膜，為其在智能應力檢測設備中的潛在應用提供了一條途徑。此外，本研究為利用超小尺寸的無機離子寡聚體制備具有特定功能、結構的納米復合材料提供了新的方向。

仿生變色龍皮膚的薄膜制備方法及結構

仿生變色龍皮膚的薄膜的超韌力學性能

仿生變色龍皮膚的薄膜在應力作用下的微觀結構與色彩的關系

仿生變色龍皮膚的薄膜在循環應力作用下表現出與變色龍皮膚類似的變色行為

  研究成果發表于近期的ACS Applied Materials & Interfaces期刊上。論文的第一作者為浙江大學化學系博士生余亞東，共同通訊作者是浙江大學化學系劉昭明特聘副研究員和唐睿康教授。

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.0c09212