具有叶片封闭细胞结构的溶剂适应性水凝用于可编程的多式联运机动

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 软机器人软机器人 软机器人软机器人
• 聚合物化学 聚合物化学

背景情况:

• 生物系统通过层次的异型结构表现出复杂的多式运动.
• 人工软执行器在响应速度,可编程性和环境耐受性方面存在局限性.
• 现有的驱动器在结构设计的精度和先进的机车运动的异型等级体系上扎.

研究的目的:

• 制造具有先进结构特征的环保耐受性和快速反应的水凝.
• 为了在水凝中实现可编程的多通道运动,精确控制振幅和方向性.
• 开发适合在恶劣的溶剂环境中运行的软执行器.

主要方法:

• 编程组装指导的封闭聚合.
• 在预先设计的异构型层状支架内进行定向冷辅助聚合.
• 制造具有状组件限制的细胞结构和对齐的纳米柱子的水凝.

主要成果:

• 水凝在温度,光线和溶剂刺激下显示出超快的反应性和异型变形.
• 在所有极性溶剂中,持续响应变形维持了100多天.
• 实现了包括爬行,旋转,漂浮和游泳在内的光活性可编程多步运动,并精确调节.

结论:

• 开发的水凝具有层次上有序的结构,使得灵巧的移动.
• 这些材料具有特殊的环境耐受性和响应性,性能优于当前的软执行器.
• 在苛刻的溶剂条件下,水凝显示出灵活智能执行器的巨大潜力.