科研进展

深圳先进院等研发出“不知疲倦”可长久持续运动的仿生智能薄膜

  

  近日,龙8国际娱乐备用网址深圳先进技术www.long8.cc院医工所仿生智能材料课题组杜学敏副www.long8.cc员(第二通讯作者单位)与华东师范大学张利东www.long8.cc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上 (DOI: 10.1002/adma.201702231)。 

  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。  

  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。