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  具有刺激響應(yīng)、可編程形狀記憶效應(yīng)的材料在智能織物、軟機(jī)器人和生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。特別是具有單一材料組分的多重形狀記憶聚合物，由于具備可調(diào)諧的轉(zhuǎn)變溫度和在寬溫度范圍內(nèi)的多重形狀記憶效應(yīng)，受到了研究學(xué)者廣泛關(guān)注。目前報(bào)道的可調(diào)諧多重形狀記憶效應(yīng)與材料組分的熱力學(xué)行為緊密相關(guān)，即由溫度/熱量觸發(fā)調(diào)控材料的力學(xué)行為。這大大限制了材料在熱敏性場景中的應(yīng)用，例如生物體組織。在這些場景中，過多的能量輸入可能會對細(xì)胞和周圍組織造成潛在的傷害。

  與大多數(shù)熱適型形狀記憶材料不同，自然生物對濕度/水分非常敏感。對環(huán)境濕度變化的響應(yīng)和形狀驅(qū)動在自然界中普遍存在，例如麥芒的開合，松果種子的擴(kuò)散，以及蜘蛛絲的超收縮行為。受大自然的啟發(fā)，制備具有濕度響應(yīng)的仿生材料引發(fā)了人們的強(qiáng)烈興趣。一種被廣泛采用的策略是在聚合物網(wǎng)絡(luò)中引入對濕度敏感的基團(tuán)，通過塑化作用降低聚合物的相變溫度，從而在較低甚至環(huán)境溫度下觸發(fā)聚合物的形狀恢復(fù)。然而，目前還未有研究報(bào)道探索在非熱學(xué)條件下實(shí)現(xiàn)單一材料多重形狀記憶效應(yīng)的可能性，這就導(dǎo)致了一個(gè)懸而未決的問題，即濕度可否作為一個(gè)獨(dú)立可控因素來調(diào)節(jié)并實(shí)現(xiàn)材料的多重形狀記憶效應(yīng)。

  該工作研究報(bào)道了具有超分子中間相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的纖維素衍生物聚合物的吸濕可調(diào)多重形狀記憶效應(yīng)。由動態(tài)氫鍵搭建的超分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)使聚合物在較寬的相對濕度范圍內(nèi)呈現(xiàn)出顯著的力學(xué)響應(yīng)特性。在寬范圍可調(diào)的相對濕度的獨(dú)立調(diào)控下，聚合物在室溫條件下表現(xiàn)出雙、三、四重形狀記憶行為，并展現(xiàn)出一種獨(dú)特的濕度記憶效應(yīng)。這種新穎的濕度記憶效應(yīng)可以類比于傳統(tǒng)熱響應(yīng)形狀記憶材料的溫度記憶效應(yīng)，對材料可編程形狀記憶行為的精確調(diào)控具有重要意義。此外，該聚合物在形狀固定率、恢復(fù)率和循環(huán)穩(wěn)定性方面均表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。論文詳細(xì)研究并闡述了該種新型濕度調(diào)控多重形狀記憶效應(yīng)的發(fā)生機(jī)制，為挖掘構(gòu)建更多非熱適型多重形狀記憶高分子材料體系提供了一定的理論依據(jù)和指導(dǎo)。這種由濕度調(diào)控的多重形狀記憶聚合物有望在恒溫環(huán)境中進(jìn)行自主、快速、可編程的形狀驅(qū)動，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域顯示出巨大的應(yīng)用前景。

  文章鏈接：https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.3c00239