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      科學家開發出能夠響應光線的新材料
      編輯:尚蒙科技無錫有限公司   時間:2018-08-03

      塔夫斯大學工程學院的研究人員開發出磁性彈性體復合材料,當暴露在光線下時,它們以不同的方式移動,從而提高了這些材料可以實現從簡單的發動機和閥門到太陽能電池陣列執行簡單到復雜運動的各種產品的可能性。向陽光彎曲。這項研究在今天發表在“ 美國國家科學院院刊”上

      在生物學中,有許多例子表明光線會引起運動或變化 - 想象花朵和樹葉會轉向陽光。本研究中產生的光致動材料基于居里溫度的原理 - 高于某些材料將改變其的溫度通過加熱和冷卻磁性材料,可以關閉和打開其磁性。摻雜鐵磁性CrO2的生物聚合物和彈性體在暴露于激光或陽光下時會升溫,暫時失去其磁性,直到它們再次冷卻。形成薄膜,海綿和水凝膠的材料的基本運動由附近的永久磁鐵或電磁鐵引起,并且可以表現為彎曲,扭曲和膨脹。

      “我們可以將這些簡單的動作組合成更復雜的動作,如爬行,行走或游泳,”該研究的通訊作者和工程學院的Frank C. Doble工程教授Fiorenzo Omenetto博士說。塔夫茨。“這些動作可以通過光線無線觸發和控制。”

      Omenetto的團隊通過構建軟夾具來展示這些復雜的運動,這些夾具捕捉和釋放物體以響應光照。“這些材料的優勢之一是我們可以選擇性地激活結構的某些部分并使用局部或聚焦光來控制它們,”該論文的第一作者孟力說,“與基于液晶的其他光驅動材料不同這些材料可以設計成朝向或遠離光線方向移動。所有這些特征使得能夠通過復雜,協調的運動制造大大小小的物體。“

      為了證明這種多功能性,研究人員構建了一個簡單的“居里引擎”。將光致動薄膜成形為環并安裝在針柱上。放置在永磁體附近,當激光聚焦在環上的固定點上時,它會局部消磁環的那一部分,產生不平衡的凈力,導致環轉動。當它轉動時,去磁點恢復其磁化并且新點被照亮和消磁,導致發動機連續旋轉。

      用于制造光致動包括聚二甲基硅氧烷(PDMS),其是廣泛使用的透明彈性體,通常成形為柔性薄膜;和絲纖蛋白,其是一種通用的生物相容性材料,具有優異的光學性質,可以成形為廣泛的形式 - 從膠片到凝膠,線,塊和海綿。

      “通過額外的材料圖案,圖案和磁場控制,我們理論上可以實現更復雜和微調的運動,例如折疊和展開,微流體閥切換,微型和納米級發動機等,”Omenetto說。


      更多信息: Meng Li等,用于光控驅動和界面的柔性磁性復合材料,美國國家科學院院刊(2018)。 DOI:10.1073 / pnas.1805832115

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