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一些人造材料可以模仿植物对光能的缓慢而稳定的反应,通常是由激光或聚焦的环境光触发的,QQ行业资讯网,qqwei.com
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一些人造材料可以模仿植物对光能的缓慢而稳定的反应,通常是由激光或聚焦的环境光触发的
2021年04月18日    阅读量:46133    新闻来源:QQ行业资讯网 qqwei.com  |  投稿

如果您观察植物的叶子足够长的时间,则可能会看到它们在一天中偏移并转向日光。它发生的很慢,但是肯定可以。


一些人造材料可以模仿这种对光能的缓慢而稳定的反应,通常是由激光或聚焦的环境光触发的涂料在线coatingol.com。匹兹堡大学和卡内基·梅隆大学的新研究发现了一种足以加快这种效果的方法,以使其性能可以与电气和气动系统竞争。


该论文的高级作者,工业工程学教授M. Ravi Shankar解释说:“我们希望创造一种机器,其中光是唯一的能源和方向。” “挑战在于,尽管我们可以利用光驱动聚合物进行一些运动和驱动,但响应速度太慢,无法实用。”


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当聚合物片平整时,光线会使其缓慢动起来,随着时间的流逝弯曲或卷曲。研究人员发现,通过将聚合物成型为弯曲的形状(如外壳),弯曲动作发生得更快,并产生了更大的扭矩。


“如果您想移动某些东西,例如拨动开关或移动操纵杆,则需要能够快速做出反应并具有足够动力的东西,”尚卡尔说,他在机械工程和材料科学领域担任过副主席。“我们发现,通过将材料沿边缘限制在机械上施加机械约束,并嵌入经过深思熟虑的分子排列,我们可以将缓慢的响应上转换为更冲动的事物。”


研究人员使用了一种光响应性偶氮苯官能化液晶聚合物(ALCP)膜,该膜厚50微米,宽度和长度均为几毫米。通过将这种材料沿其边缘限制以创建曲线来创建类似壳的几何形状。照此几何形状的光会使外壳折叠,形成自发成核的折痕。这种折叠在几十毫秒内发生,并产生高达每公斤10牛顿米(10Nm / kg)的扭矩密度。与平坦的材料相比,光驱动响应被放大了大约三个数量级。


CMU的土木和环境工程学教授,合著者Kaushik Dayal说:“该项目的成果非常令人激动,因为这意味着我们可以制造出与电动执行器竞争的轻型执行器。”


CMU Mahnoush Babaei的主要作者和博士后补充说:“我们扩大光驱聚合物性能的方法可能会重新发明具有众多技术应用的完全不受束缚的软机器人的设计。”


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