塔夫茨大學(xué)工程學(xué)院的研究人員開發(fā)出磁性彈性體復(fù)合材料，當(dāng)暴露在光線下時(shí)，它們以不同的方式移動(dòng)，從而提高了這些材料可以實(shí)現(xiàn)從輕微的發(fā)動(dòng)機(jī)和閥門到太陽(yáng)能電池陣列執(zhí)行簡(jiǎn)單到復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的各種產(chǎn)品的可能性。向陽(yáng)光彎曲。這項(xiàng)研究在今天發(fā)表在“ 美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊”上的一篇文章中有所描述。

在生物學(xué)中，有許多例子表明光線會(huì)引起運(yùn)動(dòng)或變化 - 想想花朵和樹葉會(huì)轉(zhuǎn)向陽(yáng)光。本研究中產(chǎn)生的光致動(dòng)材料基于居里溫度的原理 - 某些材料將改變其磁性的溫度。通過(guò)加熱和冷卻磁性材料，可以關(guān)閉和打開其磁性。摻雜鐵磁性CrO2的生物聚合物和彈性體在暴露于激光或陽(yáng)光下時(shí)會(huì)升溫，暫時(shí)失去其磁性，直至再次冷卻。形成薄膜，海綿和水凝膠的材料的基本運(yùn)動(dòng)由附近的永久磁鐵或電磁鐵引起，并且可以表現(xiàn)為彎曲，扭曲和膨脹。

“我們可以將這些簡(jiǎn)單的動(dòng)作組合成更復(fù)雜的動(dòng)作，如爬行，走路或游泳，”該研究的通訊作者和工程學(xué)院的Frank C. Doble工程教授Fiorenzo Omenetto博士說(shuō)。塔夫茨。“這些動(dòng)作可以通過(guò)光線無(wú)線觸發(fā)和控制。”

Omenetto的團(tuán)隊(duì)通過(guò)構(gòu)造軟夾具來(lái)展示這些復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，這些夾具捕捉和釋放物體以響應(yīng)光照。“這些材料的優(yōu)點(diǎn)之一是我們可以選擇性地激活結(jié)構(gòu)的某些部分并使用局部或聚焦光來(lái)控制它們，”該論文的第一作者孟力說(shuō)，“與基于液晶的其他光驅(qū)動(dòng)材料不同這些材料可以制作成朝向或遠(yuǎn)離光線方向移動(dòng)。所有這些特征使得能夠通過(guò)復(fù)雜，協(xié)調(diào)的動(dòng)作制造大小不一的物體。“

為了證明這種多功能性，研究人員構(gòu)建了一個(gè)簡(jiǎn)單的“居里引擎”。將光致動(dòng)薄膜成形為環(huán)并安裝在針柱上。放置在永磁體附近，當(dāng)激光聚焦在環(huán)上的固定點(diǎn)上時(shí)，它會(huì)局部消磁環(huán)的那部分，產(chǎn)生不平衡的凈力，導(dǎo)致環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)向時(shí)，消磁點(diǎn)恢復(fù)其磁化并且新點(diǎn)被照亮和消磁，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)旋轉(zhuǎn)。

用于制造光致動(dòng)材料的材料包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)，其是廣泛使用的通常成形為柔性薄膜的透明彈性體;和絲纖蛋白，其是具有優(yōu)異光學(xué)性質(zhì)的多用途生物相容性材料，可以成形為廣泛的形式 - 從膠片到凝膠，線，塊和海綿。

“通過(guò)額外的材料圖案，光圖案和磁場(chǎng)控制，我們理論上可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜和微調(diào)的運(yùn)動(dòng)，例如折疊和展開，微流體閥切換，微型和納米級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)等，”Omenetto說(shuō)。