共价有机骨架（COF）薄膜及其类似的无定形聚合物薄膜，凭借其可调的结构、丰富的物理和化学特性以及潜在的孔隙率，为智能材料的发展提供了新的机遇。当前，通过气-液、液-液、气-固、液-固界面进行原位聚合来制备这类薄膜已经相对成熟，且被广泛采用。然而，目前能够利用的反应类型相对较少，严重限制了薄膜结构和功能上的多样性。
在本工作中，我们发展了一种新的温和界面聚合策略，利用不可逆的Katritzky反应，在CH2Cl2-H2O界面上，无需催化剂，且在室温条件下，即可制备出大面积、自支撑且具有多刺激响应性质的薄膜。这一创新性的界面制备方法无疑为薄膜材料的制备和应用开创了新的可能性。
图1 制备薄膜的分子砌块的结构式以及薄膜制备过程示意图
得到的薄膜的厚度可灵活调整，其面积可延展至50 cm2。尤为引人注目的是，它在紫外光的刺激下能够迅速发生卷曲或弯曲运动，其响应时间可短至0.1秒以内，其响应速度超过了一众晶态材料。而一旦置于盐酸蒸气环境中，它又能迅速恢复原有的形状。此外，该薄膜还能对特定有机蒸气作出响应，发生卷曲运动，而当转移至空气中时，又能迅速回复至平直状态。这一系列出色的光/气体致动性能使得该薄膜在人造肌肉、软体机器人、微流控系统等多个领域展现出无比巨大的应用潜力。
图2 薄膜在紫外光、盐酸气体和有机蒸气的刺激下的机械运动
另一方面，这类薄膜担载有阳离子，使其具备捕获阴离子自由基的能力。在紫外光照射下，阴离子自由基能被有效清除。因此，该薄膜可应用于捕获和清除环境中的活性氧，为环境保护和生物医疗领域提供了有力的支持。
图3 薄膜捕获自由基的机制以及光照前后的电子顺磁共振(EPR)谱图
第一作者舒远红博士，陕西师范大学
通讯作者：房喻院士、丁立平教授，陕西师范大学
论文链接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202402453
