物理科技生物学-PHYICA

研究人员山崎薰开发高扭矩光动力驱动器

物理学 2022-08-05 23:59:15

作者玛吉·帕夫利克,匹兹堡大学 皮特和CMU的研究人员发现,通过将光反应聚合物形成弯曲形状,如图所示,弯曲动作发生得更快,产生的扭矩也更大

信用:Mahnoush Babaei 如果你观察一棵植物的叶子足够长的时间,你可能会看到它们在一天中朝着阳光移动

这发生得很慢,但很肯定

一些人造材料可以模仿这种缓慢但稳定的光能反应,通常由激光或聚焦的环境光触发

匹兹堡大学和卡内基梅隆大学的新研究发现了一种加速这种效应的方法,其性能可以与电气和气动系统相媲美

“我们想创造一种机器,在这种机器中,光是能量和方向的唯一来源,”M解释说

拉威·香卡,工业工程教授,论文高级作者

“挑战在于,虽然我们可以用光驱动聚合物获得一些运动和驱动,但反应太慢,不切实际

" 当聚合物片是平的时,光线使它慢慢地活跃起来,随着时间的推移而弯曲或卷曲

研究人员发现,通过将聚合物形成一个弯曲的形状,像一个壳,弯曲动作发生得更快,产生更多的扭矩

尚卡尔是机械工程和材料科学的二级任命者,他说:“如果你想移动什么东西,比如扳动开关或移动杠杆,你需要能快速反应并有足够动力的东西。”

“我们发现,通过将材料限制在边缘,对材料施加机械约束,并嵌入经过深思熟虑的分子排列,我们可以将缓慢的反应转化为更具脉冲性的反应

" 研究人员使用了一种光响应性偶氮苯功能化液晶聚合物(ALCP)薄膜,该薄膜厚50微米,宽和长几毫米

通过沿其边缘限制这种材料来创建曲线,从而创建壳状几何形状

照在这种几何形状上,贝壳会在折痕处折叠,并自然成核

这种折叠在几十毫秒内发生,并产生高达10牛顿-米/千克(10纳米/千克)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

“这个项目的成果非常令人兴奋,因为这意味着我们可以创造出与电动执行器相媲美的光动力执行器,”合著者、CMU大学土木与环境工程教授考希克·达亚尔说

CMU·马努什·巴巴伊的主要作者和博士后研究员补充说:“我们提高光驱动聚合物性能的方法可以彻底改造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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