【摘 要】
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刺激响应性材料是一类能够感知外界环境的变化并产生相应的响应行为的材料。基于它的这种特性,刺激响应性材料在信息技术,生物传感,智能器件和机器人领域具有广阔的应用前景。研究人员已经开发了各种基于刺激响应性材料的智能器件,它们可以通过改变输入的能量形式,进而改变自身的状态。本文主要研究了三种基于不同刺激响应性材料的智能器件,具体如下:1、我们报道了一种基于聚丙烯酸钠(PAANa)水凝胶材料的压力响应智能
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刺激响应性材料是一类能够感知外界环境的变化并产生相应的响应行为的材料。基于它的这种特性,刺激响应性材料在信息技术,生物传感,智能器件和机器人领域具有广阔的应用前景。研究人员已经开发了各种基于刺激响应性材料的智能器件,它们可以通过改变输入的能量形式,进而改变自身的状态。本文主要研究了三种基于不同刺激响应性材料的智能器件,具体如下:1、我们报道了一种基于聚丙烯酸钠(PAANa)水凝胶材料的压力响应智能玻璃。它是由水凝胶薄膜和琼脂薄膜组成,通过可逆形成的超分子氢键相互作用,实现了在压力刺激下,极短的时间内(37.5 ms)透明度(~50%)的改变,它采用了低成本的材料和简单的制备工艺,解决了智能玻璃领域的制备工艺复杂,成本高昂的问题,为智能玻璃的实际应用奠定了基础。2、我们报道了一种基于近红外光响应性PAANa水凝胶材料的执行器。该水凝胶执行器具有核壳结构,即通过PAANa水凝胶和氧化铁纳米粒子(IONPs)结合作为核,引入顺丁橡胶作为壳,在近红外光的刺激下执行器展现出可控的运动行为,包括极快的滚动速度(1.6 m/s)和响应速度(800 ms)。执行器的驱动原理是利用水凝胶的弹性和IONPs的良好的光热效应引起的气泡之间的协同作用。我们报道的水凝胶执行器解决了水凝胶执行器领域响应速度慢和必须在水环境中使用的问题,使该水凝胶执行器在软体机器人,传感,可控的货物运输以及微型智能设备方面具有巨大的应用潜力。3、我们制备了一种基于可见光响应性半导体材料(WO3/Ag)的微米马达,在含有微量过氧化氢(H2O2)的液体环境中,该微米马达展现出可控的原位旋转运动。通过改变光的入射位置,光照强度,过氧化氢浓度以及光的开关可以实现微米马达的原位旋转的方向、转速以及运动/静止状态切换的调节。该微米马达的运动是基于自电泳机理实现的。此外,相对于水平迁移,旋转运动可以提供更大的驱动力。这种可见光驱动的原位旋转运动使该微米马达在药物运输,微型机器人领域具有较好的应用潜力。
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