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  熒光水凝膠是一種具有可調(diào)協(xié)發(fā)光特性的智能軟材料，在不同的外界刺激下，該水凝膠的熒光現(xiàn)象會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，而具有熒光調(diào)諧能力的水凝膠驅(qū)動(dòng)器更是智能材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)水凝膠驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)建大多基于雙層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，為了豐富水凝膠驅(qū)動(dòng)器的種類，同時(shí)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的變形方式，構(gòu)建具有梯度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水凝膠逐漸引起了研究者們的關(guān)注。但是，受加工條件的限制，以綠色、高效、可控的方式制造梯度交聯(lián)水凝膠仍是一個(gè)挑戰(zhàn)性的問題。

  鑒于此，貴州民族大學(xué)左曉玲副教授課題組在《Chemical Engineering Journal》期刊上發(fā)表了題為“Fluorescent Hydrogel Actuators with Simultaneous Morphing- and Color/Brightness-Changes Enabled by Light-Activated 3D Printing”的文章 (DOI: 10.1016/j.cej.2022.137492)。該工作中，作者將光固化3D打印技術(shù)引入水凝膠驅(qū)動(dòng)器的制造過程中，通過預(yù)設(shè)打印層厚度以及每層曝光時(shí)間，構(gòu)建了具有特殊梯度交聯(lián)結(jié)構(gòu)的3D打印型熒光水凝膠驅(qū)動(dòng)器。該驅(qū)動(dòng)器由特別設(shè)計(jì)的三聯(lián)吡啶基有機(jī)配體與N-異丙基丙烯酰胺/丙烯酸共聚得到，因而具有智能多色熒光特性。具體地，在UV@ 365 nm光源下，該水凝膠無論是否摻雜稀土離子均能釋放出藍(lán)色熒光，而在UV@ 254 nm光源下，該水凝膠在摻雜稀土離子前不發(fā)光，但摻雜后卻能釋放出強(qiáng)烈的稀土離子特征熒光（圖1）。在不同溫度刺激下，動(dòng)態(tài)配位鍵、多重氫鍵以及梯度交聯(lián)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的差異性相變共同作用，使得稀土離子摻雜后的水凝膠可以隨溫度的變化呈現(xiàn)出自形變性能，同時(shí)在UV@254 nm光源下也能隨溫度的變化呈現(xiàn)出熒光顏色或熒光強(qiáng)度的變化。尤其是通過光固化3D打印技術(shù)制造的熒光水凝膠仿生花，當(dāng)稀土離子摻雜摩爾比為Tb:Eu=3:1時(shí)，可以對不同溫度進(jìn)行響應(yīng)實(shí)現(xiàn)變形/變色雙功能協(xié)同驅(qū)動(dòng)：在升溫過程中實(shí)現(xiàn)“開花”，熒光顏色由綠色變?yōu)辄S色，在降溫過程中實(shí)現(xiàn)“閉合”，熒光顏色由黃色變?yōu)闇\黃色（圖2）。 

  基于該水凝膠所特有的變形變色雙驅(qū)動(dòng)響應(yīng)特性，3D打印型熒光水凝膠驅(qū)動(dòng)器還可作為信息載體，以兩種不同的方式來解密隱藏的信息：(1)通過特定的紫外光照射以讀取信息，(2)隨著溫度的升高通過自變形顯示信息（圖3）。該研究有望為信息安全和防偽領(lǐng)域和仿生驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域提供新的思路，也為柔性材料領(lǐng)域提供了一種低成本、高效率、高精度的柔性驅(qū)動(dòng)器，引領(lǐng)未來柔性材料的智能制造。

  原文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894722029801?via%3Dihub