神奇的仿生智慧材料

【來源：西安科普網_材料百態】

含羞草為什麼“害羞”？因為它的葉枕處有上下兩層細胞。日常情況下，葉枕內的兩層細胞都含水而膨脹，支撐著開啟的葉片。當我們碰它葉子的時候，葉枕內的上層細胞水分會從細胞中流向組織，從而使得細胞收縮變小，但下層細胞不會有什麼變化，於是就出現葉片向一邊傾斜的狀況。

透過比較刺激前後葉枕處細胞形態，我們會發現：葉枕中的兩層細胞在刺激前後，會產生膨脹壓差異，正是這個差異帶來葉枕的變形；而葉枕中的細胞都排列規整並有一定取向，這個取向結構又決定了含羞草的葉片只能是上下開合。

中科院深圳先進技術研究院的仿生智慧材料研究團隊利用含羞草這種變形的普適性原理，設計出了一種可控變形的材料。

他們選用一種從海洋褐藻中提取出來的天然多糖——海藻酸鈉來做驗證實驗。他們首先製備出許多帶溝槽的模板，把海藻酸鈉溶液澆上去，用鈣離子進行交聯，鈣離子交聯的過程就和“滷水點豆腐”一樣，讓原本的溶液固化成固體。透過控制樣品與鈣離子接觸的時間，就可以讓樣品出現類似含羞草的變形，而且是變形成一個完美的螺旋結構。利用這種變形，可以研究出具有生物活性的仿生人工血管，那將為心血管疾病患者提供全新的治療方案。

研究團隊將仿含羞草材料這種可伸縮與舒張的特性與變色龍面板中的週期性奈米結構相結合，還設計出一種可快速變色的週期性奈米結構，變色時間只需要0。2秒。

變色龍能透過改變膚色來表達情緒，是因為變色龍面板中有這樣一些週期性排列的小顆粒，當變色龍情緒變化時，它就透過面板的收縮與舒張來改變面板中週期結構的距離，進而改變膚色。比如，當變色龍情緒平靜的時候，面板中小顆粒間的距離排列非常緊密，這時面板呈現綠色；當變色龍興奮激動的時候，面板會舒張進而使得緊密排列的顆粒距離增大，這時用肉眼來看，它的面板就會從綠色變為橙色。

會變色的奈米材料有什麼作用呢？團隊已研發出一種仿生美瞳，它不僅像普通美瞳產品那樣可以個性化定製不同色彩，最重要的一點是，由於使用了這種仿生結構色材料，它可以及時根據佩戴者的眼壓變化，作出顏色的反應。

如果讓青光眼患者戴上他們研發的仿生美瞳，當青光眼患者眼壓變化時，眼球表面張力會發生改變，這個作用力會觸發隱形眼鏡顏色變化，比如眼壓正常時，隱形眼鏡顏色為紅色，當眼壓升高時，隱形眼鏡顏色會變成藍色，那就告訴患者“需要趕緊滴降眼壓藥了”。不過，目前他們的實驗還沒有進入臨床階段，但他們相信，仿生智慧材料方向的研究最終一定會造福人類。

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