先进材料实验室彭慧胜教授课题组在最新的一项研究中，将环境敏感的高分子与碳纳米管形成复合成纤维，发展出一系列具有电致变色的新型智能材料。这些材料有望在军事领域、航空航天、光电器件等众多领域显示重要的应用前景。9月13日这一研究成果发表在国际一流学术刊物《自然•纳米技术》上（Electrochromatic carbon nanotube/polydiacetylene nanocomposite fibres, Nature Nanotechnology 2009，DOI：10.1038/NNANO.2009.264）。孙雪梅等五位研究生本科生参与了相关研究工作。
    生物体系随环境变化自动调控其结构和功能，如变色龙在不同环境条件下显示粉、蓝、红、橙、绿、黑、褐、黄等多种颜色。如何模拟变色龙合成上述敏感材料一直是科学研究的热点论题，而聚二炔是目前研究最多的一类敏感材料。聚二炔在热、离子、化学试剂、机械作用等刺激下迅速改变颜色，变色机理为外界刺激改变分子构象，导致其共轭链长变化，因此共轭电子发生跃迁所吸收的能量不同，宏观上指示颜色变化。虽然聚二炔的合成和变色机理已研究得非常广泛深入，真正的应用并不多见，主要源于两方面的挑战：（1）颜色变化往往不可逆；（2）刺激变色的环境因素有限。为此，国际上很多研究组做了大量的工作，比如试图研发电致变色的聚二炔用作显色器、智能窗、敏感器件及记忆元件等，但因为聚二炔导电率非常低，通过的微小电流不足以刺激聚二炔构象变化而变色。
    自1991年问世以来，碳纳米管一直是材料科学研究领域的焦点。理想情况下，碳纳米管是由石墨层卷成的无缝、中空管体，按石墨层数多少分为单壁和多壁两种。因为独特的化学结构，碳纳米管显示了极其优异的物理性能，如室温导电率高达104 S/cm。通过简单的化学反应或物理作用把聚二炔连接到碳纳米管表面，彭慧胜课题组制备具有良好导电性能的聚二炔/碳纳米管复合纤维，当通过超过临界值的电流时，复合纤维在两秒钟内指示颜色变化；撤掉电流，复合纤维的颜色又在两秒钟内恢复如前。除了优异的电学性能和敏感性，复合纤维还显示了良好的机械性能，如断裂强度超过1兆帕。这些复合纤维可以大规模生产，具有潜在的工业化前景，相关技术已申请了多项国际国内专利。另外，与普通化学纤维相似，这些聚二炔/碳纳米管复合纤维可以根据实际需要方便地编织成其他结构，因此可以应用在非常广泛的领域。如有兴趣进一步了解此项工作，可到《自然》网站上阅读全文。