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据介绍 ， 作为一种特殊的人造材料 ， 智能材料（或叫刺激响应材料）的光/力/电学等性能 ， 在受到外部刺激时 ， 可发生瞬时性或较快速的改变 。 凭借出色的刺激响应性能 ， 这类材料在光子学、电子学、力学、材料学和生物工程学等领域中得到了广泛关注 。
近年来 ， 受自然界中各种特殊多尺度结构、适应机制和动态响应模式的启发 ， 科学家已开发出各种智能软材料 ， 以期进一步设计出具备出色刺激响应性能的新颖先进材料体系 。
举例来说 ， 褶皱、裂缝、折痕等微纳结构 ， 广泛存在于各类动植物的表面/皮肤上 ， 例如章鱼和水母的皮肤、蜻蜓的翅膀、花瓣表层等 ， 这类结构可产生有趣的光学现象 ， 比如动态变化的皮肤颜色 ， 易于识别的漫反射表面 ， 绚丽多彩的结构色等 ， 以便让生物对环境具备更好的适应性 。
正因此 ， 具备上述类似微纳纹理的智能软材料受到大量关注 ， 它们一般由具有紧密相连的弹性基底和硬质薄膜体系的双层或多层结构所组成 。 其中 ， 以功能实现为导向 ， 可在双层或多层结构中引入光、热、湿气等响应基团、以及相关的多尺度杂化结构 。
然而 ， 依然存在三类常见设计难题：（1）如何设计聚合物网络和其他无机/有机成分集成杂化的新型微纳结构 ， 以实现前所未有的刺激响应特性？（2）如何调控具有不同物理化学性能的材料界面 ， 以确保体系的稳定性、耐久性和可逆性？(3) 如何针对特定功能需要 ， 来调整材料选择、以及结构和形貌的调控？

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（来源：PNAS）
提出将仿生设计、材料表面工程、与多尺度结构有机结合的设计思路
为应对上述挑战 ， 美国康涅迪格大学化学与生物分子工程系教授孙陆逸团队提出一种将仿生设计、材料表面工程、与多尺度结构有机结合的设计思路 ， 这让最终得出的材料具有可转换的表面形貌结构 ， 比如动态变化的裂缝、响应性的褶皱/折痕或其他类似结构,而这类结构具有许多崭新的动态刺激响应功能 。
1 月 18 日 ， 相关论文以《由具有光学/光热和形貌多样化性能的超薄金属纳米涂层实现的动态多功能器件》（Dynamic multifunctional devices enabled by ultrathin metal nanocoatings with optical/photothermal and morphological versatility）为题 ， 发表在 PNAS 上[1] 。

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图 | 相关论文（来源：PNAS）
这些形貌结构实现了可调的动态刺激响应光学、电学和机械性能 ， 例如应变响应的光散射效应、应变可调的光屏蔽性能、水分/应变/光热可调的表面反射率等等 。
基于上述设计思想 ， 该团队采用溅射镀膜的物理气相沉积方法 ， 制备出金属纳米涂层硬膜 ， 其厚度可便捷地通过控制溅射时间来调控 。
同时 ， 受到自然界中的褶皱和裂缝结构的启发 ， 研究人员将此金属涂层和聚二甲基硅氧烷（PDMS ， Polydimethylsiloxane）或聚乙烯醇（PVA ， polyvinyl alcohol）等作为软层、或软衬底 ， 进行了杂化结构设计 ， 借此制备出一系列具有可转换的表面形貌结构的多功能智能材料体系 。
其中 ， 他们通过调整同一种纳米金属层（本实验选用了金/钯合金纳米层 ， 但是其他金属同样适用）的厚度 ， 实现了对其透光率、反射率和光热响应等性能的调控 。
因此 ， 该涂层和软层的杂化结构 ， 具有应变、或光响应的褶皱/裂缝等微纳结构、以及宏观的薄膜干涉结构色 。