浙江大学Science！

在生物学、化学工程和理论物理学中已经对融合和裂变行为进行了广泛的研究，来了解细胞过程，发展人工装配体的形态学，并产生多金属化合物。脂质/表面活性剂/有机小分子/聚合物胶束和囊泡的融合和裂变通常是通过引入盐，表面活性剂，离子，氧化剂和还原剂或施加紫外线和可见光以改变双层膜内部的相互作用而触发的，以及通过溶解，诸如糖酒的添加剂，以改变囊泡的水内部与主体之间的渗透压。

尽管在人造囊泡和纳米颗粒的聚合/裂变方面取得了进展，可逆聚合和裂变仍然很难实现，这主要是由于各个组件之间的界面发生了不可逆的物理或化学变化。对可逆和可控制的融合与裂变的探索将激发刺激响应性材料的发展，这在开发动态可变形系统和具有定制化纤维亚结构的结构材料方面有可观的前景。

浙江大学高超教授/Zheng Li和西安交大刘益伦教授在Science发表论文，提出了一种溶剂触发的形貌调控策略来实现材料可逆的聚合和裂变。氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)纤维被选为模型，因为氧化石墨烯纤维具有二维拓扑结构、丰富的化学成分、超柔韧性和自粘接能力。

湿法纺丝的氧化石墨烯纤维膨胀后在最外层具有一个外壳，它限制了内部氧化石墨烯薄片的运动，并显示出溶剂引发的大体积变化和弹性变形能力。在水和极性有机溶剂的刺激下，纤维外壳的拓扑结构通过溶胀和去溶胀过程在皱纹状、管状、分散状和圆柱状之间可逆地转化，从而导致瞬态纤维界面，导致随机数量的纤维进行聚合和裂变(图1)。在每个循环中，裂变后氧化石墨烯纤维的数量、尺寸、组成、结构和性能都得到恢复，表现出聚合和裂变的精确可逆性。

氧化石墨烯纤维壳层由溶剂蒸发和渗透引起的动态几何变形是实现可逆聚变-裂变循环的关键。此外，如果在聚合物、玻璃、金属或丝绸制成的纤维上涂上一微米大小的氧化石墨烯层，就能获得这些能力。

Rodolfo Cruz-Silva和 Ana Laura Elías在这篇文章的评论中提到，基于GO的低能耗，刺激性组装是一个有吸引力的领域，在许多可能的应用中，可逆性是关键。纺织品和高性能丝纤维是该技术的直接应用。纤维的潜在用途可能在于控制释放和捕获异物（例如颗粒和有机化合物）。这就需要对单个GO片及其纳米级组装在聚合和裂变循环中所起的作用有一个基本的了解。尽管生物纤维组件显示出更高的复杂性并涉及多个组件，但GO纤维的可逆组件模仿了自然界，并具有使领域向前发展的令人振奋的潜力。特别是，应积极追求具有自修复，自感应和自供能功能的基于GO光纤的体系结构，以最终将GO纤维投入实际应用。

图1. 氧化石墨烯纤维的可逆聚合和裂变

图2. 原位荧光观察和非原位聚合/裂变过程的EDS分析

图3. 可逆聚合与裂变的动态变形机制

图4. 可逆聚散带来了可控的转化