研究亮点：本研究展示了1种新型聚丙烯酸酯材料，通过链段摩擦和润滑平衡的策略，实现了超拉伸性（高达324倍）、高韧性（在≥100倍应变下近乎100%的恢复率）以及宽跨度的刚度切换（高达2073倍）。这种材料能够进行温度或时间编程的变形，并且像人工肌肉一样承载负荷。

研究背景：

1、自然界的软体动物通过可逆的大应变变形和刚度切换来执行复杂的机械动作，这在合成材料中很难同时实现。

2、模仿软体动物的合成材料在软体机器人、人工肌肉、医疗设备和航空航天等领域引起了广泛研究兴趣。

研究思路：本研究中，设计了一系列聚丙烯酸酯，通过典型的乳液聚合方法和铸造技术制备了聚丙烯酸酯薄膜。使用季铵盐表面活性剂作为乳化剂，并保留在聚合物基质中，以增强链段润滑并提高整体链摩擦，从而实现了超拉伸性和高韧性。通过调整聚丙烯酸酯的玻璃化转变温度（Tg）至室温附近，实现了刚度的控制。

主要结论：

1、聚丙烯酸酯材料在室温下具有塑料状态，而在轻微热刺激下可逆地转变为超韧性弹性状态。

2、通过改变温度，聚丙烯酸酯的断裂强度、延伸比、韧性和断裂能量都发生了显著变化，提供了通过微小温度调节编程刚度的可能性。

3、聚丙烯酸酯在大应变拉伸时能够快速且大幅度地调节其刚度，这对于实际应用中需要承载和刺激响应的材料具有重要意义。

4、通过预设应变，聚丙烯酸酯可以实现时间或温度编程的形状变形，为软体机器人和执行器的设计提供了新的思路。

文章信息：

1、Guojun Zheng, Wenjie Xiong, Yiting Xu, Birong Zeng, Conghui Yuan, Lizong Dai. Chain Friction and Lubrication Balanced Ultra-Tough Polyacrylates With Wide-Span Switchable Stiffness for Strain-Programmable Deformation[J]. Advanced Materials, 2024, 2405105, DOI: 10.1002/adma.202405105.

(https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202405105)

2、作者团队来自中国厦门大学材料学院和福建省防火材料重点实验室。