來源：Cell Reports Physical Science

原文：https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101588

01 背景介紹

大自然賦予了自然生物體對外部刺激（例如，環(huán)境濕度、溫度、自然陽光等）作出反應(yīng)的卓越能力，受這些生物體的啟發(fā)，能夠響應(yīng)外部環(huán)境刺激并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化輸出的材料受到了廣泛關(guān)注，如人造肌肉、仿生軟體機(jī)器人，納米發(fā)電機(jī)、熱管理裝置等。近年來，一些前沿研究報(bào)道了將自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)與柔性執(zhí)行器內(nèi)置反饋回路相結(jié)合的高性能、多功能、智能、軟執(zhí)行器系統(tǒng)。盡管這些研究已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了與單獨(dú)熱管理相關(guān)的智能系統(tǒng)設(shè)計(jì)，但復(fù)雜的制造工藝仍存在問題。此外，有大約一半的能耗用于熱管理，包括加熱和冷卻。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，人們提出了許多有前景的技術(shù)。但這些方法大多是靜態(tài)的、功能單一的，只能在特定條件和氣候區(qū)域內(nèi)起作用的。因此，將柔性執(zhí)行器的內(nèi)置反饋回路與建筑熱管理相結(jié)合有望提供一種動(dòng)態(tài)的多功能方法。

02 成果掠影

近期，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)劉建偉教授團(tuán)隊(duì)通過將具有高光熱效應(yīng)的碳納米管、具有水觸發(fā)膨脹的細(xì)菌纖維素和具有高熱膨脹系數(shù)的聚乙烯相結(jié)合，提出了一種對自然陽光、低電壓、溫度、濕度和環(huán)境具有宏觀和快速響應(yīng)的雙層致動(dòng)器。基于此，該團(tuán)隊(duì)制備了一種被動(dòng)響應(yīng)光線變化的智能窗簾，可將室溫降低10.9°C，以減少建筑熱管理的巨大能耗。此外，還設(shè)計(jì)了根據(jù)環(huán)境濕度切換的多刺激響應(yīng)窗簾。這種軟執(zhí)行器還可以實(shí)現(xiàn)跳躍、爬行等復(fù)雜的仿生運(yùn)動(dòng)。研究成果以“A multi-stimuli-responsive actuator for efficient thermal management and various biomimetic locomotion”為題發(fā)表于《Cell Reports Physical Science》。

03 圖文導(dǎo)讀

圖1 BCP致動(dòng)器的制備、組成和結(jié)構(gòu)

圖2 BCP執(zhí)行器的多刺激響應(yīng)

圖3 自適應(yīng)智能窗簾的BCP執(zhí)行器及其熱管理性能

圖4 BCP執(zhí)行器的一系列仿生運(yùn)動(dòng)

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