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當你看到桌子上有一個東西蠕動、爬行的時候，它很可能不是蟲子，而是一塊“橡皮泥”或者“塑料片”。

5月11日，在西北工業大學化學與化工學院葛飛杰教授的實驗室，他和團隊成員向人們展示了這種有趣的材料——刺激響應聚合物。

只見在75°加熱板上，一小片“塑料膜”仿佛有了生命，開始蠕動前行；在另一個實驗中，激光直射下，一條“仿生蟲”左右扭動，像是在躲避外界刺激......

“刺激響應聚合物是一種智能高分子，它們在受到溫度、光、超聲波、電場、磁場、水蒸氣或化學氣體等刺激后會產生特定響應，可表現為發光、變色、變形、運動等。”葛飛杰教授解釋說，這個“塑料膜”就表現出在恒溫熱表面實現自行走，這條“仿生蟲”在激光恒定照射下實現仿生自維持變形。

這是葛飛杰教授研究成果的一部分，他正通過研究刺激響應聚合物對光照、溫度等外界環境變化做出反饋性響應，進而發生物理、化學性質明顯改變的特點，嘗試制備出更多根據不同條件產生響應，或響應后發生更為豐富的性能變化的材料。

葛飛杰教授于2021年加盟西北工業大學化學與化工學院特種功能與智能高分子工信部重點實驗室，他主要研究方向為高分子的功能與智能化，現已開發出一系列光響應與熱響應智能聚合物致動器，實現了光控可逆可調節驅動，自維持運動以及多功能仿生變形，推動了軟體機器領域的發展，成果在國內外眾多知名期刊上發表。

“科研的魅力，有一部分在于它的不確定性，即使結果與預期不符，也可能會收獲意外之喜。”葛飛杰教授說。

刺激響應聚合物到底有什么用處呢？葛飛杰教授說，它的應用極為廣泛。

在航天領域，可以作為衛星太陽能電池板的展開結構件。為了減少占用空間，衛星在成功進入預定軌道之前，它們的太陽能電池板都處于折疊狀態。那么如何在地面遠程將電池板展開？“刺激響應聚合物作為太陽能電池板的展開結構件，一旦被加熱就會自動打開，因此我們只需要發出信號，控制衛星提供電加熱，刺激響應聚合物就能帶動整個太陽能電池板展開，順利地‘沐浴’陽光了。”

在醫學上，刺激響應聚合物做藥物釋放的載體也大有可為。醫學治療過程中，如果需要藥物釋放在特定身體部位，刺激響應聚合物也能助一臂之力。它可以包裹藥物一同進入人體，由于其對能夠穿透皮膚的紅外線、超聲波等有所響應，因此只要對準病灶發射紅外線等信號，刺激響應聚合物即可變形張開，藥物就被順利地釋放在目標位置了。“這一應用未來或將為腫瘤的藥物治療提供新思路，可減少對人體其他健康組織的傷害。”葛飛杰教授說。

葛飛杰教授解釋說，刺激響應聚合物等智能材料響應外界環境所產生的形變可驅動自身進行運動，而軟體機器則是其重要的應用領域。軟體機器的模型大多來自于自然界的軟體生物，它們通過仿生設計，能夠實現爬行、翻滾、跳躍等運動模式。

葛飛杰教授還有一項重要成果：刺激響應聚合物模仿氣膜泵做功。通過刺激響應聚合物在恒溫表面上進行的自維持運動，帶動小齒輪自主旋轉，形成“熱—機械—熱”反饋回路。這種反饋回路適用于許多熱致相轉變高分子材料，可為多領域借助各類大分子材料實現能量轉化提供新思路。

“刺激響應聚合物等智能高分子正向著多功能化、高智能化方向不斷邁進。”葛飛杰教授說，未來智能高分子或許將發展成新型人工智能材料，它們無需芯片作為“大腦”，科學家只要巧妙應用其基本物理、化學特性，就能使它們感知環境變化，并根據收集到的環境信息來決定執行怎樣的任務，做出怎樣的行為，甚至做到自主決策。