光熱致動(dòng)器可以將光能通過(guò)熱能轉化為機械能,憑借結構簡(jiǎn)單、構筑方法便捷、光源清潔可持續等特點(diǎn),引起了研究人員的極大關(guān)注。然而,構筑光熱致動(dòng)器的常用光熱填料(碳材料和金屬微晶)是剛性填料,會(huì )降低基底的柔韌性和光熱致動(dòng)器的響應速率。液態(tài)金屬(LM)作為一種新興柔性填料,其微球與其他金屬顆粒類(lèi)似,且具有優(yōu)異的光熱性能,可用于制備光熱致動(dòng)器。
不對稱(chēng)熱膨脹是構筑光熱致動(dòng)器的基本原理,但尚未用于構筑可編程液態(tài)金屬光熱致動(dòng)器。基于不對稱(chēng)熱膨脹的液態(tài)金屬光熱致動(dòng)器也無(wú)法滿(mǎn)足需要多種動(dòng)作的復雜應用,大大限制了光熱致動(dòng)器的應用。因此,構筑基于不對稱(chēng)熱膨脹的可編程液態(tài)金屬光熱致動(dòng)器并豐富其動(dòng)作至關(guān)重要。
田興友研究員和張獻研究員為文章的共同通訊作者,博士生李宵飛為論文第一作者。該研究工作得到國家自然科學(xué)基金、合肥物質(zhì)研究院院長(cháng)基金、中央引導地方科技發(fā)展專(zhuān)項基金的支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1002/adfm.202310380
圖1. 受植物卷須啟發(fā)構筑的可編程液態(tài)金屬光熱致動(dòng)器。
圖2. 基于初始形態(tài)的可編程性和模型預測,設計出具有爬行、滾動(dòng)、游泳、抓取、搬運等多種功能的柔性機器人。