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具有可编程复杂形状变形的光驱动和湿度驱动执行器

DOI:10.1016/j.snb.2018.11.067 期刊:Sensors and Actuators B: Chemical 出版年份:2018 更新时间:2025-09-23 15:21:01
摘要: 可编程的复杂形变、多重响应特性及便捷的制备工艺对驱动器的发展都至关重要。然而,同时实现这些优势尚未见报道。本研究报道了一种新型光/湿度双驱动的可编程复杂形变驱动器,其采用激光打印技术制备。光驱动机制基于利用水分子吸附/解吸特性的双模式驱动原理:近红外光照射时,该驱动器可产生曲率高达2.1 cm?1的大幅度弯曲形变。更重要的是,通过在驱动器表面打印不同/梯度灰度分布的图案,能实现可编程的复杂形变——包括弯曲速率与幅度的精准调控,最终获得异常管状结构、螺旋柱体等复杂三维形态。此外,该驱动器在湿度驱动下也能实现1.3 cm?1的曲率形变。最后展示了一系列具有可编程复杂形变的智能仿生器件:包括响应入射光的自调节虹膜、能呈现复杂"OK"手势的仿生机械手,以及花瓣折叠速率各异的仿生莲花。这种新型驱动器在机器人技术和仿生应用领域具有重要潜力。
作者: Luzhuo Chen,Mingcen Weng,Feng Huang,Wei Zhang
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研究概述 实验方案 设备清单

利用激光打印技术开发一种新型光-湿气驱动执行器,实现可编程的复杂形状变形。

该研究成功展示了利用激光打印技术制备具有可编程复杂形变的双响应TCP/BOPP驱动器。这些驱动器在近红外光或湿度驱动下能产生大幅弯曲曲率,并可实现复杂的3D形态。这种新型驱动器在机器人技术和仿生应用领域具有巨大潜力。

该研究未探讨执行器在重复使用或不同环境条件下的长期耐久性。虽然制造工艺较为便捷,但在工业应用的可扩展性方面可能存在局限。

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