11月7日,“学习强国”合肥学习平台发布消息,近日,我校无党派人士、工业与装备技术研究院研究员胡颖在前期柔性智能材料基础上,与哈尔滨工业大学赫晓东教授、彭庆宇教授课题组合作,设计制备了一种基于MXene纳米片的新型柔性光驱动器,并通过在驱动器上安装负载的调节方式,实现了该驱动器在恒定光照下向光变形及连续自振荡运动。
向光性变形和自振荡运动都属于生物体进行自我调节的智能运动,在太阳能转化利用、智能机械系统、柔性机器人、驱动马达等领域具有广泛应用前景。虽然这两种运动现象都涉及刺激—响应过程中负反馈回路的建立,但在人工智能驱动系统中很难同时实现。
针对该挑战,研究人员将特定MXene纳米片与三维结构的纤维素纸、聚酰亚胺(PI)薄膜进行组装,形成具有三层结构的柔性薄膜。基于MXene纳米片的优异光热效应、纤维素的吸湿膨胀以及PI的热膨胀性能,该薄膜驱动器在外部激光的照射下能面向入射光方向弯曲变形,并且其弯曲方向会随着光照方向的改变而实时变化,从而表现出类似于向日葵的向光运动特性。在此基础上,通过在驱动器末端安装负载,可以将驱动器的向光性变形转变为自振荡运动,并且该自振荡运动的频率和振幅可以通过调节入射光功率、驱动器长度和负载的重量进行进一步调节。
据悉,该驱动器能将恒定光照转化为连续的机械振荡运动,从而有望作为一种新型的智能马达平台,通过在其负载上安装反射镜、导电线圈、叶片等具有不同功能的附件,实现信息传输、光致发电、多模式智能开关、新型光控引擎等不同的应用。
(来源:“学习强国”合肥学习平台 作者:葛清政 胡颖 赵恩秀/审核)