正交光按需操控动态聚合物形状演化
来源:欧宝网站多少 发布时间:2025-10-23 18:01:07
在天然界中,生物体可以依据环境改变实时调整运动轨道以躲避危险。这种动态变形的才智为人工软资料的规划供给了创意。但是,传统资料往往依靠杂乱的预编程机制和机械操控,难以完成真实的实时自适应。近来,浙江大学宁波世界科创中心智能资料与制作团队提出了一种依据正交光控战略的动态交联聚合物,赋予了组成资料实时调整变形途径的才能,为智能软体机器人和自适应打开器材的研制供给了新思路。

该作业构建了含动态二硫键的聚合物网络,并使用非挥发性脂肪酸混合物对其进行溶胀,构成具有多重形状回忆特性的高分子凝胶。经过调理脂肪酸的熔化次序:10 C(痛苦) 35 C(月桂酸) 60 C(硬脂酸),可以在不一样的温度下完成多阶段的形状回复。

另一方面,凝胶中含有的二硫键可在紫外光下引起动态键交流进程,开释内应力,使得资料被固定于相应形状,且可完成区域操控。如图3所示,这样的一个进程使得形状的改变途径不再是预先确定的,而可以依据需求灵敏调整。

作者进一步在凝胶中引入了光热转化基元,使得资料可以被近红外光(NIR)与紫外光(UV)正交操控:当近红外光照耀时,凝胶中的偶氮苯衍生物将光能转化为热能,逐渐熔融不同熔点的脂肪酸,触发多阶段形状康复。此刻,UV光可经过诱导二硫键交流,在不依靠外力的情况下确定形状,然后为形状演化供给了“按需”操控的机制。如图4所示,可经过切换光源完成不同手势的改变。这一战略不同于现有形状回忆行为,完成了资料在运转进程中途径的实时调整,将传统始末态操控拓宽到进程操控。

依据上述研讨,作者规划并制作了带有自纠错功用的电路开关。该器材由三层结构组成:凝胶驱动层、粘附层与导电层。三条悬臂别离预编程了不同的康复温度(-15 C、10 C和35 C)。NIR照耀时,中臂首要舒展点亮榜首盏灯。跟着继续光照加热,右臂开端舒展导致短路。使用途径操控,作者选用UV光照可按捺右臂变形,然后消除短路的或许,躲避电路毛病。随后,切换NIR,驱动左臂点亮第二盏灯。这种依据实时形变干涉的纠错机制,在资料层面完成了电子器材的自动安全防护,展现出所树立机制对资料的灵敏调控才能。

整体而言,该研讨经过正交光控完成了资料变形途径的实时调控。近红外光触发脂肪酸的熔融,驱动动态网络的次序形状回复;与此一起,紫外光诱导二硫键交流反响,然后以无需外力的办法实时确定结构。该规划使聚合物网络可以独立于预设编程之外进行按需操控。相较于传统形状回忆聚合物,具有更高的灵敏性与环境适应性。
该研讨得到了中国科协青年人才托举工程,国家天然科学基金委以及宁波市天然基金项目的赞助。(来历:科学网)
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