近日，西北工业大学张卫红院士团队与香港城市大学组成的联合科研团队，在智能材料领域取得突破性进展——成功研发出“电活性界面增强介电弹性体”（EIEDE）新型智能材料。该材料首次将大应变驱动、强电吸附和可控电润湿效应集于一体，彻底改变了传统材料“被动承载”的固有认知，为软体机器人、先进制造、微流控等领域技术变革提供全新路径。相关研究成果已正式发表于国际顶级期刊《科学进展》（Science Advances）。
一直以来，电活性聚合物作为智能材料的重要分支，在人工肌肉、仿生机器人等前沿领域应用广泛，其中介电弹性体更是电子型电活性聚合物的核心代表。但长期以来，科研界对介电弹性体的研究多局限于其“本征特性”，即材料自身在电场下的伸缩变形，却忽视了其与外界的“界面相互作用”——这恰恰是解锁材料多元应用潜力的关键。
针对这一行业瓶颈，联合团队创新性地提出解决方案：在介电弹性体材料中引入极性小分子添加剂，成功激活了材料的“界面交互能力”，研发出的EIEDE材料实现了功能上的重大突破，成为兼具“动、吸、控”能力的“全能型”智能材料。
在电吸附性能测试中，EIEDE材料展现出惊人优势。实验数据显示，在金属网电极上，该材料的吸附强度达到31.75 kPa，是传统介电弹性体材料（P7670）的488倍。这一突破意味着，该材料不仅能牢牢吸附平整表面，还可轻松“抓取”坑洼金属片、镂空金属网、细金属丝等不规则导电材料，打破了传统吸附装置的应用局限。
除了超强吸附能力，EIEDE材料在液滴操控方面同样表现突出。研究人员发现，通过电场开关的调控，材料表面可实现疏水与亲水状态的快速切换：当液滴接触材料正极时，接触角从83.15°骤降至9.92°，水滴从“荷叶状”迅速摊平；接触负极时则产生“抗电润湿”效应，液滴快速回缩。基于这一特性，团队成功实现了液滴的稳定吸附、运输与释放，更通过优化电极形状，实现了液滴的精准切割——可将单一大液滴按需分为2个、3个甚至4个小液滴。
值得关注的是，团队利用该材料的液滴操控功能，设计出多探针检测演示装置，可实现多个液滴的锚定、移动与同步检测，为微流控传感平台的研发提供了新思路。“这款材料的核心突破，在于将材料从‘被动部件’升级为‘主动交互单元’，集肌肉、抓手、指尖功能于一体。”联合团队相关负责人介绍。
据悉，该研究由西北工业大学博士研究生闫晗担任第一作者，西北工业大学张军诗教授、刘磊副教授、朱继宏教授、张卫红院士，以及香港城市大学吕坚院士共同担任通讯作者。
EIEDE材料的研发成功，不仅解决了传统介电弹性体功能单一的长期难题，更重新定义了介电弹性体的应用边界，其在软体机器人、先进制造、微流控技术等领域的应用前景广阔，有望推动相关产业实现革命性升级。
（中国日报陕西记者站）
扫码下载
中文网微信