日报标题：这种新材料，就好比每一个分子都是「声控灯」
孙亚飞，分子美食家/专栏 http://zhuanlan.zhihu.com/renchouduodushu
我抛砖引玉一个，目前在各大高分子实验室里，开发出逆天的玩意儿实在是多得离谱，我们组上个月有个新材料，在材料圈里传疯了，业界大牛们纷纷来给我老板贺喜，具体是什么呢，我先贴个链接：清华大学发明“多功能材料之王” 具备六种响应模式
媒体见了风就是雨，给起了这么个妄自尊大的称号，我们组自己都不敢这么吹什么材料之王，因为按照我老板的想法，这还算不了什么，他理想中的目标是能够具备 10 种以上响应模式的材料，6 种还只是开始，虽然我自己私下用手指掰扯了半天，也就想到了温度、pH 值、机械力、湿度、光、声、电、磁、金属离子、氧还，将将 10 种。
老爷子今年六十整，自认为人生的科研之路才刚刚到了得心应手之际，想的就是搞出一些奇特的聚合物，而这个多功能响应的材料，也只是我们组目前名声比较响的一类，其它还有几种，因为此处非学术交流场所，我也不便都公开提。最早一篇提起这个想法的论文，如果我没记错，我组是发的 nature 子刊。
那么这种东西有什么用？如果要扯工业化，那可能一二十年都未必看到任何进展，但从科研的角度来说，这玩意儿可就大有意义了。
实际上，这种多功能响应聚合物，可以说是智能科技的材料基础，和上个世纪的半导体材料有一比，它们都可以理解成一种特殊的开关，只不过，半导体的特殊依赖原子核外电子的能级变化，而这种材料，却是一种化学变化所致。原理部分，我所贴的链接中都已经说了，就不赘述了。
那么怎么个智能法呢？
先说一个大家都特别熟悉的场景——声控灯。十多年前，郭德纲最火的时候说过一个二手科学家的相声，提到了这个发明。我记得当时身边很多人都问过，话说声控灯的原理到底是什么？其实说白了很简单，就是有这么一种材料，它在接收声波的时候，可以在声波达到一定程度时（提供微弱的能量），将其转变为电能，而这点电流就可以触动开关。
早期的声控灯都只有一种响应模式，所以就算是白天的话，只要有人从旁边走过，灯也都会亮，先不说这样费电的问题，开关老这么接触，也会影响使用寿命，所以我们不禁会想，要是有一种声控灯还能对光敏感，那就好了，白天的时候就算有声音它也不亮，晚上才能工作。这种要求对于学过电路的人来说，显然不难，不过前提是，要有一种对光有响应并转化为电信号的材料。
但这样又有新的问题了，声音控制，如果精度差，需要发出挺大的声音才亮，有时候挺尴尬的。还有个问题，如果白天检修线路或者灯泡是否有问题，这灯它不亮，难道一定要等天黑了检修？所以，最好是还能再有个开关，于是我们现在很多声控灯，还有个金属触点，手摸上去（我不确定是温度感应还是电阻感应），有光无声的状态，它又亮了。
总而言之，声控灯这么个发明，为了适应不同的应用条件，可以对好几种不同的外界行为作出反应，以电流为响应条件，实现灯的亮与灭，三种层面的响应，对应的是三次判断：
有触，亮；
无触，有光，不亮；
无触，无光，有声，亮。
那么我们组做的这个材料，其实就是在分子层面上实现了多重响应，只不过最终表达出的信号不是电信号，而是机械运动信号。（说个小插曲，最初我们组会聊这个课题时，有个同学做了个二维平面的小人，当时响应模式还比较少，他的腿可以在光和电的信号下抬起或落下，然后不知道是谁又给贴了个小圆球，于是演示的时候就是人踢足球的动作，当时我想到的就是 IBM 那段著名的视频：A Boy and His Atom）
把外界行为翻译成机械信号有几个更鲜明的特点，其一是可视化，看链接中的图就知道，什么样的变化一目了然，与变色响应类似；其二是多样化，比如那个折纸，它可以收缩，也卷曲成风车；其三是机械运动适应的环境多，无论在水下、电场、磁场、高低温或是人体内等等环境中，机械运动都可以发生，相比之下电信号往往有局限，比如硅半导体在温度高到一定程度，禁带发生变化，工作状态就会大打折扣；最后还有一点，是仿生功能，如果不从“灵”的层面去分析人类，我们每个人其实都是一个对各种行为都会做出响应的机体，并且通过包括神经系统在内的各种机制，又以自身的一些化学反应做出回应，比如看 FBI 动作片时的多巴胺分泌过程，本质上和这种多功能响应材料是类似的。
如果只是多几个响应模式，这个材料就可以说逆天吗？我们组的成员们认为还不行。智能材料，不只是可以对各种行为作出响应，还要故障少，易修复，好比一个人，脑子是灵光的，对很多事都有准确地判断，可是体弱多病而且一病就倒，显然也难堪大用。自修复材料也是现在的热点方向，而这个多功能材料，同时也具备这个特点。我自己有时候琢磨，这个玩意儿将来估计间谍战的时候应该会很有用。
而我们要正视一个问题，所有的这些特点，都只是通过一个完全没有生命特征的聚合物实现的，我想，这应该很符合逆天的要求吧。
老爷子说，这玩意儿要是用来干 3D 打印，就更有意思了，他给起了个名叫多维打印，明明打出来是个碗，可是一受热就变成了盘子，加点什么离子就成了花瓶，这多好玩儿。最近，他在思考这种材料工业化放大的可能性，因为原料还算比较廉价，不过我觉得还是需要等一段时间。
其实很多现在已经很常见的聚合物，在当时刚出来的时候，也只能用逆天来形容，比如说尼龙，再比如说液晶，它们现在都已经成了我们这个地球上最杰出的一些人工产品名片了，我相信，最逆天的材料之王一定还在未来。