合工大胡颖/哈工大赫晓东、彭庆宇 AFM：能实现向光性变形与自振荡运动的MXene柔性光驱动器

2023-10-24 来源：高分子科技

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到刺激-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。

近日，合肥工业大学胡颖教授与哈尔滨工业大学赫晓东教授、彭庆宇教授课题组合作，制备了一种基于MXene纳米片的柔性薄膜光驱动器，并通过安装负载的调节手段，实现了该驱动器在恒定光照下从向光变形到可调节的自振荡变形。该驱动器是由具有良好光热效应的Ti₃C₂T_x MXene纳米片与三维结构纤维素纸、聚酰亚胺（PI）薄膜组装而成的三层结构柔性薄膜。当用一束激光去照射该驱动器，它能向光弯曲变形，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向光运动的特性。

图1 MXene驱动器的制备及表征

图2 MXene驱动器的向光变形及驱动机制

通过在该驱动器前端增加负载，可以将驱动器的向光性变形行为转变为自振荡运动。更重要的是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。

图3 MXene驱动器的光驱动自振荡运动

该驱动器能将恒定光照转化为连续的可调节的机械振荡运动，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、叶片等不同功能的附件，可以实现各种应用，包括信息传输、光致发电、多模式智能开关、新型光控引擎等。

图4 MXene基自振荡器的应用

以上研究成果以“A MXene-Based Light-Driven Actuator and Motor with Self-Sustained Oscillation for Versatile Applications”为题发表在最新一期的《Advanced Functional Materials》上。合肥工业大学硕士生刘金全和哈尔滨工业大学助理研究员徐亮亮为论文的共同第一作者，合肥工业大学胡颖教授、哈尔滨工业大学赫晓东教授、彭庆宇教授为论文的共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1002/adfm.202310955

参考文献：

[1] J. Liu, L. Xu, Q. Ji, L. Chang, Y. Hu, Q. Peng, X. He. A MXene-Based Light-Driven Actuator and Motor with Self-sustained Oscillation for Versatile Applications. Adv. Funct. Mater. 2023, 2310955.

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（责任编辑：xu）

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