自然界中，許多生物體根據(jù)生存需要逐漸進化出獨特的環(huán)境適應(yīng)行為，例如變色龍、樹蛙、章魚等變色生物可以根據(jù)環(huán)境需要來自適應(yīng)改變皮膚顏色和圖案，以達到交流、偽裝等目的。受此啟發(fā)，科研工作者希望通過設(shè)計智能人工材料（特別是類生物組織的軟、濕態(tài)高分子水凝膠材料）來復制生物體的環(huán)境刺激響應(yīng)變色行為。仿生智能變色水凝膠新材料的發(fā)展有助于理解自然界的生物變色現(xiàn)象，并有望在傳感檢測、柔性顯示、變色偽裝皮膚、軟體機器人等領(lǐng)域發(fā)揮應(yīng)用價值。

與源于對外界光的吸收、反射或散射而產(chǎn)生的色素色或結(jié)構(gòu)色不同，熒光色是一種發(fā)光色，色飽和度高，適用于夜晚、森林、海洋、河流等照明不足的環(huán)境，因此被認為是色素色和結(jié)構(gòu)色的良好補充。然而，與能夠在不同外界刺激環(huán)境中呈現(xiàn)豐富皮膚顏色變化的變色龍等生物相比，科研人員制備的多色熒光高分子水凝膠在外界刺激下的發(fā)光顏色變化范圍仍較窄，難以利用單一水凝膠實現(xiàn)多重刺激響應(yīng)的寬范圍熒光顏色變化。

為此，中國科學院寧波材料技術(shù)與工程研究所智能高分子材料團隊基于前期基礎(chǔ)研究，提出了**控制不同熒光團空間分布結(jié)構(gòu)以實現(xiàn)高分子水凝膠熒光顏色有效調(diào)控的新策略。*近，寧波材料所研究人員和中科院過程工程研究所研究員周蕾團隊合作，發(fā)展高分子水凝膠的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，將聚集誘導發(fā)光的取代萘酰亞胺型藍色熒光團和稀土配位型紅、綠色熒光團分別引入同一水凝膠體系的不同高分子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中（如圖）。得益于這一**材料結(jié)構(gòu)設(shè)計，萘酰亞胺型藍色熒光團和稀土配位型紅、綠色熒光團的發(fā)光強度可以分別利用不同外界刺激進行獨立且連續(xù)的調(diào)控，從而實現(xiàn)多重刺激（溫度、pH、溶劑、離子、光等）響應(yīng)的紅、綠、黃、藍、紫多色熒光變化。該工作顯著拓寬了高分子水凝膠的熒光變色范圍，有望應(yīng)用于智能變色偽裝皮膚、仿生智能軟體機器人等重要領(lǐng)域。

該工作以Supramolecular Hydrogel with Orthogonally Responsive R/G/B Fluorophores Enables Multi-color Switchable Biomimetic Soft Skins為題，發(fā)表在Advanced Functional Materials上。研究工作得到國家自然科學基金、中科院前沿科學重點研究計劃項目、國家重點研發(fā)計劃、中科院青年**促進會和王寬誠教育基金等的支持。(生物谷Bioon.com）