可變色、可控溫的“百變磁力魔毯”來了

記者8月22日從中國科大獲悉，近日，中國科學技術大學李木軍副教授聯合裴剛教授、張世武教授等研究人員，研發了一種由磁控單元陣列構成的功能表面，其表面單元的功能狀態可快速重複編程並且能夠穩定自維持，實現了表面顏色、潤溼性、反射率以及磁驅動表面變形的靈活調製，就像一張“百變磁力魔毯”。研究成果發表於細胞出版社儀器設備相關領域旗艦期刊《設備》。

可編程功能表面可對光學性質、潤溼性、粘附性等表面性質進行按需調控，在自適應僞裝、疏水防冰以及建築節能等領域具有廣泛應用前景。然而，現有可編程功能表面面臨着表面狀態穩定自維持和快速可重構能力需要權衡的挑戰。場響應材料的集成爲功能表面的重複編程提供了便利，但需要持續的能量輸入來維持已編程的功能；形狀記憶材料和功能塗層等技術可用於穩定保持表面狀態，但會使重編程過程變得複雜耗時。

針對上述問題，研究團隊提出了一種形狀類似於書頁的磁控性可翻轉結構作爲表面單元，這種單元的陣列化平鋪組成了磁控表面。同時，開發了脈衝磁針用於快速編程單元的狀態。單元中磁性“片”和“條”之間的三極鎖定機制能夠鎖定單元的狀態，從而無需外部能量輸入即可維持已編程的表面功能。同時，通過移動脈衝磁針編程表面上任意位置的單元狀態，實現局部表面功能的靈活定製。

在此基礎上，團隊構建了磁驅可編碼功能表面。通過編程顏色單元可顯示不同字符圖案，實現信息存儲或動態僞裝；通過編程潤溼性單元可定製表面特定區域的親水性，從而實現液滴輸運；通過編程反射率單元可在相同輻射熱源下調控表面特定區域的溫度響應，有望應用於建築或設備表面的快速控溫。此外，通過可逆地調控表面單元的磁化方向，同一表面在磁場驅動下能可編程地展現出不同的形狀，展示了該方法應用於軟體機器人領域的潛力。（記者 汪喬）