功能软物质的构筑与仿生智能应用

本组研究从功能有机小分子、功能合成聚合物和天然生物大分子三大基础构筑单元出发，通过多尺度的“聚集态结构调控”，最终实现丰富的“仿生智能应用”

具体涵盖：

新型功能高分子水凝胶材料

仿生智能驱动及软体机器人

自组装超分子功能软物质

新型光分子开关设计合成

动态共价聚合物材料及4D打印

等前沿研究方向。

多源分子基元的设计与构筑

• 🟦功能有机小分子：设计合成光响应、刺激响应型有机小分子，包含光致异构螺吡喃、偶氮、部花菁等光开关分子，作为动态刺激响应的分子 “开关单元”，为体系提供光可控的分子异构、电荷、构型变化。

• 🟦功能合成聚合物：开发温敏聚合物、聚两性电解质、螺噻喃插入式聚合物、动态共价聚合物、超分子聚合物；引入二硫键、主客体相互作用等动态作用，赋予聚合物动态可逆、刺激响应特性。

• 🟦天然生物大分子：利用多肽、蛋白质、DNA、多糖等天然生物基元，借助生物分子固有的识别、组装特性，构建生物相容性好的功能软物质体系。

聚集态结构精准调控

• 🟦主客体识别：利用大环主客体作用构建光可逆超分子网络，实现交联 / 解交联动态切换；

• 🟦液液相分离：调控聚合物发生液‑液相分离，形成相分离微畴结构；

• 🟦光控 UCST 行为：光调控聚合物的最高临界溶解温度，实现光驱动溶胶‑凝胶相变；

• 🟦多肽超分子自组装：多肽分子自组装成纤维网络，实现凝胶与溶胶之间可逆转变；

• 🟦液晶弹性体：调控液晶基元取向，构筑可形变液晶弹性体；

• 🟦光调控三相态转变：光实现凝聚相‑溶液相‑晶体相三相可逆切换，实现多态物质演化。

基于可控的分子与聚集态，拓展多场景仿生智能应用

• 🟦光控变形变色伪装、信息存储加密：利用光响应实现材料颜色、形貌动态变化，用于信息加密、防伪；

• 🟦仿生智能驱动 & 软体机器人：光驱动实现材料弯曲、跳跃、旋转等运动，构筑微型软体执行器件；

• 🟦自修复、动态可回收聚合物、形状记忆材料：依靠动态共价 / 超分子作用，实现材料损伤修复、回收再加工、可编程形状记忆；

• 🟦抗穿刺材料、隔热材料：开发高强防护、热管理功能材料；

• 🟦柔性传感与健康监测：制备柔性水凝胶传感器，实现人体生理信号采集；

• 🟦催化微反应器、偏振双像显示：拓展化学催化、光学显示等功能应用。