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先进院等研发出“不知疲倦”长久持续运动仿生智能薄膜
发布时间:2017-08-07 丨 阅读次数:481

Vapomechanically Responsive Motion of Microchannel-Programmed Actuators   近日,中国科学院深圳先进技术研究院医工所微纳中心杜学敏副研究员(第二通讯作者单位)与华东师范大学张利东研究员(第一通讯作者单位)合作,设计出了一种“不知疲倦”、快速响应的聚合物智能薄膜。这一成果Vapomechanically Responsive Motion of Microchannel-Programmed Actuators日前发表在 Advanced Materials DOI:10.1002/ adma.201702231IF19.79)。

   聚合薄膜往往想拥有快速响应、不知疲倦的运动特性,就需要牺牲材料的机械性能。这款复合薄膜通过别出心 裁的材料选择与阵列化通道设计,薄膜在丙酮的蒸汽氛围中,会不知疲倦翩然起舞,并可以将薄膜卷曲成各种可控复杂结构。这是因为溶剂分子在薄膜中实现了 差异化溶胀,进而驱动薄膜发生复杂形变运动。更为重要的是,该智能薄膜在经过溶剂氛围数天的反复刺激,却仍然保持着优异的机械性能。

   薄膜可通过不同的结构设计,实现定向运动,由此,可以用于监控空气中的丙酮浓度。这种智能薄膜还可以用于驱动其他材料、器件运动,更重 要的是,这种“不知疲倦”的薄膜赋予了智能高分子材料全新的运动特性。这种让惰性高分子“不知疲倦”地运动起来,媲美自然界中复杂的运动方式,将大大推动 聚合物材料在传感器、人工肌肉、柔体机器人等领域的重要应用。 

  该研究得到国自然基金等项目支持。

  



          



        


           动图:智能薄膜定向卷曲,模拟花朵运动及在溶剂氛围中持久运动(由上至下)


  聚偏氟乙烯/聚乙烯醇双层膜的仿生形变。花瓣形状的 双层膜吸收丙酮分子产生像萝卜花一样的形变运动。利用此种仿生运动设计的薄膜传感器,可以长时间连续监测环境中丙酮浓度。当环境中丙酮浓度过高时,传感器 自发形变接通电路,电灯亮。当丙酮浓度逐渐降低时,传感器恢复到原来形状断开电路,电灯灭。利用电灯的变化来告知环境中丙酮蒸汽浓度的高低

日前发表在 Advanced Materials上 (DOI: 10.1002/adma.201702231,IF:19.79)。

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