自然界许多动物（如变色龙、章鱼等）在受到环境刺激时，可通过肌肉活动调节表皮微/纳米结构来改变皮肤的颜色或透明度，以实现伪装和交流的目的。受此启发，研究人员通常采用光刻技术或自组装技术来制备微/纳米表面结构或微/纳米颗粒阵列，在应力作用下由于微/纳周期结构的改变从而引起力致变色效应。然而，这些策略仍存在材料体系复杂、制备工艺繁琐，成本高，材料力学稳定性差等问题。如何简单有效、低成本地制备力致变色材料仍然是该领域的难题。
针对上述问题，西安交大金属材料强度国家重点实验室孙军院士团队提出了一种基于褶皱表面动态调控实现多种力致变色行为的新策略。采用极其简单的SiOx/PDMS材料体系，通过巧妙控制力响应型动态褶皱表面，实现了不同类型的力致变色效应，分别为力致亮度改变型(brightness mechanochromism, BM)、力致颜色改变型(hue change mechanochromism, HCM)、力致可视角改变型(viewable angle mechanochromism, VAM) (如图所示)，并探索了力响应型褶皱表面在智能显示、防窥防伪、柔性应变传感等领域的潜在应用。上述策略制备工艺简单，成本低，材料可逆性和稳定性优异，具有潜在的商业前景。
该研究成果以《褶皱动态调控及力致变色》(Reversible Mechanochromisms via Manipulating Surface Wrinkling)为题发表于《纳米快报》(Nano Letters)上。西安交通大学吴凯副教授、博士研究生祝婷、西北大学朱亮亮副教授为论文的共同第一作者，刘刚教授和孙军教授为共同通讯作者，参与该工作的还包括美国哥伦比亚大学的陈曦教授。西安交通大学金属材料强度国家重点实验室为唯一通讯单位。该研究工作得到了国家自然科学基金和“111”引智计划项目的资助。
近年来，西安交通大学孙军院士课题组在薄膜褶皱变形研究方面取得一系列进展，相关研究已发表在Advanced Materials 31 (2019) 1900933；Nano Letters 20 (2020) 4129；Scripta Materialia 162 (2019) 456；Scripta Materialia 190 (2021) 12等期刊上。
本文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c04494
