AFM: 一种具有表面双网络结构的扁虫状水凝胶，用于可重新编程的多模执行器

可编程刺激响应水凝胶已被迅速开发用于各种复杂的仿生驱动，但它们通常只能被编程一次。本文通过紫外光聚合聚甲基丙烯酸钠( PMAA-Na )和聚( N -异丙基丙烯酰胺) ( PNIPAM )第二网络，分别在聚丙烯酰胺-石墨烯( PAAm-G )基底水凝胶第一网络的两个表面，探索了一种具有双表面双网络结构(光热响应型FLH-1和pH响应型FLH-2)的扁虫状水凝胶( FLH )。首先，石墨烯既能控制紫外聚合表面第二网络的厚度，又能赋予FLH高效的光热转换功能，从而实现近红外光（NIR）响应式驱动。更重要的是，与常见的pH/光热双响应致动水凝胶不同，一种FLH可通过pH响应型FLH-2设计成各种原始形状，通过FLH-1实现可重新编程的近红外响应多模复合致动。最后，FLH-1和FLH-2可以通过第二网络和第一网络之间的扁虫状互穿结构紧密结合在一起，从而赋予FLH优异的稳定性，使其能够承受复杂的变形。因此，通过FLH-2实现可重新编程的原始形状和通过FLH-1实现近红外响应驱动的协同作用，可以赋予一个FLH多模驱动功能，从而实现高级生物仿生器件。这项工作提供了一种通用方法，通过非接触设计具有两个刺激响应层的可再编程水凝胶，实现多模复杂驱动，这也将启发对其他可再编程智能材料的探索。

图文简介

上、下表面的扁虫状各向异性结构及复杂驱动的可重编程机构示意图

a )扁虫状FLH水凝胶的制备工艺及交联网络。不同石墨烯浓度的b ) FLH-1和c ) FLH-2在光聚合. 15 min后的厚度变化。d )不同石墨烯浓度的100 µm厚度PAAm-G水凝胶之间365 nm透光率的比较。

对厚度为500 ± 20 µm，石墨烯含量为0.5 wt %的FLH的微观结构、形貌和基本性能进行表征。

FLH原有的形状可重编程性和随后的光热响应驱动特性

针对不同的仿生驱动器，重新编程了单条FLH的3种原始2D形状

论文信息

通讯作者： Chunxin Ma, Shengwei Xiao, Xuxu Yang