华东理工大学《ACS AMI》:化学能驱动的仿生自复位水凝胶致动器
2022-10-14 来源:高分子科技
自然界中广泛存在着能够自主运动的生物,这些独特的自主运动能力赋予生物体更好的环境适应能力。例如,捕蝇草的叶片在外界刺激下能够自主地闭合进行捕食,并在捕食后重新舒展至初始状态;含羞草在受到触碰时,叶片及叶柄收缩下垂,随后可自发地恢复到初始的舒张状态。这些生物体的运动往往是依托于化学能驱动的非平衡态化学反应网络实现的,例如,肌肉通过消耗高能化学物质三磷酸腺苷(ATP)进行收缩,并产生废弃物二磷酸腺苷(ADP),在ATP消耗殆尽后,将自发地舒张恢复到原始的松弛状态。受生物运动的启发,在合成系统中构筑软体驱动器成为当下活材料领域的研究热点。其中,水凝胶因其与生物组织高度相似的特点成为构筑软体驱动器的关键材料。然而,目前大多数基于水凝胶的软体驱动器是通过外界刺激信号的人为调控以实现在不同热力学平衡状态之间切换的驱动方式,这种驱动方式所表现出的自主运动能力相对于生物系统而言仍然十分有限。
图1. 化学能驱动自复位水凝胶致动器设计理念
图2. 化学能对水凝胶致动器形变程度、驱动持续时间和循环驱动性的影响
图3. 化学能驱动的自复位软体机器人
全文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c13368
版权与免责声明:中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
相关新闻
- 广西大学李冬冬、中科院化学所赵宁团队 Angew:含动态S-S键的可复用、高强韧水凝胶构筑一体化SEI/凝胶界面 - 实现长寿命锌碘电池 2026-10-29
- 太原理工大学张虎林教授 Nano Lett.:热电水凝胶智能鞋垫实现足底高危人群健康监测与步态识别 2026-10-22
- 北海道大学龚剑萍团队 Sci. Adv.:揭示拥挤水凝胶中动力学驱动的微相分离与玻璃化 2026-10-19
- 南开大学刘遵峰教授团队招收博士生、师资博士后 | 化学、高分子、材料、有机、物化、纺织与纤维、电子、计算模拟 2026-11-02
- 南开大学刘遵峰教授团队招收博士生、师资博士后、事业编副研究员和教授 | 化学、高分子、材料、有机、物化、纺织与纤维、电子、计算模拟 2026-10-16
- 浙江大学吴迪教授团队 AFM:提出“溶剂调控”新策略 - 让智能材料在“液体”与“固体”间自由切换 2026-08-05
- 中科大刘世勇教授、胡进明教授/宾夕法尼亚大学Dennis Discher教授 JACS:化学能与光能驱动刚性聚合物囊泡的可编程机械形变 2026-07-17