这是一个万物“智能化”的时代。
从航天飞机到家用电器，从AlphaGo到自动驾驶汽车，你都能看见智能化的影子，“智能”这个概念，如同春风一样，吹进了千家万户。
所以，作为诸多行业基础的材料行业，也在“智能化”的风口下，飞到了天上。迄今为止，人们已经发展了多种智能材料，包括合金、陶瓷、高分子、复合材料等，它们可以在光、热、电、磁等外部刺激下发生较大的物理、化学性质改变，具有响应性。虽然概念上都溜的飞起，
但是这类材料普遍不环保、造价昂贵、响应速度较慢，限制了它们的大规模使用。
最近，来自Indian Institute of Technology Guwahati的科学家Kalyan Raidongia的新研究打破这个局面，
他们发现
天然粘土经过简单处理后也可获得响应性
。
相关研究成果发表在
《Advanced Materials》
。
材料是“土”，但性能不土
粘土的最大优势在于它是自然界中最廉价易得且储量巨大的材料。研究者以典型的粘土蛭石（vermiculite）和蒙脱土（montmorillonite）为研究对象。首先将其进行简单的改性，通过蒙脱土分散液在水中回流的方式使得剥离层重新组装，这一过程中发生离子交换，将夹层平衡阳离子经过三次离子交换换为Ba
2+
，类似地，将蛭石中的离子交换为Li
+
。经过处理后的悬浊液均可以吸滤得到薄膜材料。
▲ 图abc：
蒙脱土经过吸滤得到薄膜以及相应的XRD表征结果
；图def：蛭石经过吸滤得到薄膜以及相应的XRD表征结果
如果连续的吸滤两种粘土悬浊液，则可以得到两种粘土“粘在”一起的复合材料
，上下两面分别为两种粘土薄膜，研究者称之为粘土-粘土双层膜（CCBM）。虽然在相应的制造原料在水中可分散，但CCBM不可被水重新分散，使它可以成为对水稳定的材料。
▲ 图g：CCBM照片；图h：CCBM截面处的FESEM图像；图i：蒙脱土侧FESEM图像；图j：蛭石侧FESEM图像
CCBM首先具有甲醇蒸汽响应性
，
并且进一步的实验证明，对其他多种有机溶剂乙酸乙酯、THF等具有类似的响应性。在几秒内就可以发生迅速的形变，其响应速度着实优越。
▲ 将卷曲形状的CCBM置于一杯甲醇的上方，迅速发生形变
利用这种蒸汽响应性甚至可以设计一个搬运物体的“机器人”。见下图。换言之，利用外部刺激源的改变可以将材料产生力输出。
CCBM对于湿度和温度变化同样可以产生较大的形变响应。
▲ 在不同温度和湿度下的形变
背后的原理
CCBM的响应来自于其复合结构，蛭石与蒙脱土各自的物理性质有所差别，但二者通过界面连在一起，因此，二者的不同步形变就会造成材料的弯曲或者变直。
▲ 因为两层内不同的溶胀性质，CCBM产生弯曲
总体而言，这项新发现为响应材料的设计打开了新的大门，由此可以设计出多种器件，如蒸汽敏感的化学传感器，或是利用日常湿度周期变化的能量俘获装置等。同时，CCBM制备原料来源广泛、易于放大生产，也展现出了良好的工业使用前景。
参考文献：
Gogoi, R. K.; Raidongia, K., Strategic Shuffling of Clay Layers to ImbueThem with Responsiveness.
Advanced Materials
2017, DOI: 10.1002/adma.201701164
文献链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201701164/full
来源：高分子科学前沿
娃哈哈来稿
声明：凡本平台注明“来源：XXX”的文/图等稿件，本平台转载出于传递更多信息及方便产业探讨之目的，并不意味着本平台赞同其观点或证实其内容的真实性，文章内容仅供参考。
