智能手机、智能手表，智能电视——在这样一个被二进制符号统治的IT技术时代，一切似乎都贴上了智能的标签。追求创新的材料科学家们自然也要设想一些有着“智能”特性的新奇材料。于是，智能型水凝胶应运而生。
所谓“智能”，是指材料在外部的刺激（诸如温度、光照、特殊离子或分子等）下，其形状、体积等性状可以发生可控的转变。这样的水凝胶在生物医用等领域有着重要的意义，可以以此设计软式机器人、智能驱动器、人工肌肉等等。
最近，四川大学刘壮与褚良银研究组在该领域取得突破。他们发明了温度响应性智能水凝胶，可以如乐高积木一般进行多种形式的组装，并可以此设计出更高级的应用。
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（通过合理的结构设计，可以将这样的水凝胶做成一个温度响应型夹臂，可以抓取并移动物体。）
如同乐高大厦的设计离不开每一块积木的累积，这种高级应用的实现离不开每一个子单元的设计。研究者使用的是具备温度响应特性的聚NIPAM成分的凝胶，同时在体系中引入了纳米粘土片，其SiOH基团与聚NIPAM的酰胺键之间的氢键作用会使得“积木”之间有着良好的贴合与粘结，赋予材料可观的力学性能。
（材料的制备机理。两块凝胶材料贴合后并进行干燥处理。此时厚度减小，界面处的纳米粘土片与高分子链形成新的氢键，因此两块凝胶材料实现紧密的粘结与贴合。）
那么，如何实现所需要的凝胶形变呢？原来，彼此贴合的凝胶块成分并不是完全相同，通过共聚不同含量的不具备热响应性质的丙烯酰胺成分，凝胶的体积相转变温度就会有所差异，这就使得不同成分的凝胶在相同条件下其形变并不一致，因此在彼此贴合的状况下就会在某些部位产生弯曲。
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（利用简单形式的组装与温度变化，研究者可以用组装后的凝胶构建出四川大学的英文缩写SCU。）
如果将组装贴合的形式构建的复杂一些，就产生了文首处的热响应夹臂。
本研究最大的亮点在于可以用简单的模块构筑多种复杂的结构，且得到的复合材料具备较好的力学性质。虽然比起生物体的复杂刺激响应性相比还差的很多，比如其刺激源只能是温度，但是其设计思想还是颇有启迪。如果要实现更为复杂的应用，将体系赋予更多元的刺激响应行为或许是一种思路，也可考虑将体系进一步拓展，设计易得刺激源（如电、磁）的响应体系。
参考文献：
Yao, C.; Liu, Z.; Yang, C.; Wang, W.; Ju, X.-J.; Xie, R.; Chu, L.-Y., Smart Hydrogels with Inhomogeneous Structures Assembled Using Nanoclay-Cross-Linked Hydrogel Subunits as Building Blocks.ACS Applied Materials & Interfaces,2016, DOI: 10.1021/acsami.6b07713.
————来源：高分子科学前沿
