纳米颗粒聚集构筑从微观到宏观尺度的功能性材料在很多领域显示出广阔的应用前景，例如电池电极、光学显示器和抗撞击固体等。通常，在稀溶液中，有序的纳米颗粒聚集为特定功能材料制备提供了理想的路径，如纳米粒子超晶格和胶体光子晶体等。然而，这种有序聚集往往是不可逆的，也不利于设计对外界刺激做出响应的智能材料，如可在液态和固态之间切换的材料。

纳米颗粒无序聚集经常被人们所忽略，但在浓悬浮液中，一种有趣又独特的颗粒阻塞现象是一个特殊的例子，它取决于颗粒紧密的可逆无序聚集，实现浓悬浮液类液-类固的可逆转换。

近日，中科院理化技术研究所仿生材料与界面科学院重点实验室王树涛研究员团队，以SiO₂@PNIPAAm 纳米颗粒为研究对象，通过温度调控纳米颗粒表面疏水相互作用在微观层面上动态调控纳米颗粒的聚集，从而实现悬浮液材料在液态和固态之间的宏观切换。

通过冷冻扫描电镜，直接观察到纳米颗粒在20 °C时呈分散状态，在40 °C时紧密的聚集状态；固体核磁从分子层面揭示了纳米颗粒外层聚合物发生了亲疏水转变；同时，通过胶体探针原子力显微镜测试颗粒间的粘附力，结果表明升高温度可以增加纳米颗粒之间的相互作用力，导致纳米颗粒紧密的聚集。

最后，撞击演示实验表明材料在20 °C时，固体球可以很容易穿过类液体膜，而在40 °C时类固材料有一定的抗撞击能力。 因此，通过交替调节温度，该材料可以作为一种具有抗冲击能力的智能液-固切换材料。

综上，研究者发展了一种类液-类固可转换的新策略，通过温度调控浓悬浮液中纳米颗粒间的微观相互作用，实现了宏观的类液-类固可切换材料的制备。该方法为构建从液体到固体材料提供了一个新思路。该研究成果得到了国家自然科学基金委、国家重点研发计划和中国科学院重点项目等资助。

论文信息：

Thermo-Responsive Jamming of Nanoparticle Dense Suspensions towards Macroscopic Liquid–Solid Switchable Materials

Mingqian Liu, Dr. Xizi Wan, Dr. Man Yang, Zhao Wang, Han Bao, Dr. Bing Dai, Prof. Huan Liu, Prof. Shutao Wang 

Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202114602