能够响应多种刺激的聚合物材料因其在药物输送、组织工程、柔性电子和智能纺织品等先进应用中的潜力而受到广泛关注。[1], [2], [3], [4], [5], [6], [7], [8], [9] 这些响应性聚合物材料能够适应复杂的环境变化，为智能材料系统的构建提供了巨大潜力。[10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]
制备多刺激响应性聚合物材料的基本原理是将不同的功能基团引入聚合物链中。[17], [18], [19] 通过不同的合成方法，将温度、湿度、光、pH值、离子强度和氧化还原等多种刺激敏感组分整合到聚合物体系中。[20], [21], [22], [23], [24], [25], [26], [27] 在单一聚合物中合理整合这些基团可以使其在多种刺激下表现出多样的响应行为。[19] 例如，通过在温度响应性聚(N-异丙基丙烯酰胺)中引入光敏偶氮苯，制备出了双刺激响应性聚合物，[28], [29], [30] 偶氮苯的光异构化改变了分子间的疏水相互作用，从而改变了其最低临界溶解温度（LCST）。[31], [32], [33] 更复杂的设计将这一概念扩展到了三刺激甚至四刺激响应性聚合物，主要在水体系中实现。[34], [35], [36], [37], [38] 此外，这些聚合物通常会自组装成核壳颗粒、胶囊、纳米凝胶、胶束和刷状结构，这些结构已得到广泛研究并进行了深入综述。[39], [40], [41], [42]
除了通过化学合成整合不同功能基团外，通过组装或物理加工形成的复杂结构对于决定材料的刺激响应性也至关重要。[43], [44], [45] 在自然界中，生物体（如木材、珍珠母、丝绸、羽毛、肌肉和肌腱）通过生物自我调节形成了分层有序的结构，这些结构使其能够多功能地应对复杂环境，包括增强性能、提供保护、实现驱动和进行物质传输。[46], [47], [48], [49] 在合成材料中，通过冷冻铸造、剪切流动和机械拉伸等先进技术，也发展出了取向结构以提升响应性能。[50], [51], [52], [53], [54], [55] 例如，在液晶弹性体中排列偶氮苯分子能够实现有效的光异构化，从而产生宏观的可逆变形。[56], [57], [58], [59], [60], [61], [62]
尽管取得了这些进展，大多数多刺激响应性聚合物仍然主要依赖于化学基团，而化学设计与结构取向之间的协同效应尚未得到充分探索。在本研究中，我们通过结合化学合成引入功能基团和后处理形成取向结构，制备出了多刺激响应性聚合物材料，实现了可编程和放大的响应性。将不同亲水性和可结晶的聚乙二醇（PEG）或聚四亚甲基醚二醇（PTMEG）段以及光响应性偶氮苯基团引入聚脲（PUU）链中。所得PUU呈现出微相分离和多嵌段结构。[63], [64], [65] 当聚醚段具有高结晶度（熔点高于室温）时，PUU表现出延展性，可以通过冷拉伸形成取向结构。这种取向显著增强了光和热诱导的响应性，同时与未经取向的原始材料相比，完全逆转了湿度诱导的变形。我们证明，只有通过刺激敏感基团与良好取向结构的协同作用，所制备的PUU才能在光、热和湿度下表现出多刺激响应性弯曲。
