自然界中微生物和動植物面對各種刺激（光、熱、濕度等）產(chǎn)生的響應(yīng)運動使系統(tǒng)能夠適應(yīng)外部環(huán)境的變化，并為新型軟驅(qū)動器的構(gòu)建提供了靈感。最近，由于纖維軟體驅(qū)動器具有機械柔性、可連續(xù)變形、能順應(yīng)復(fù)雜環(huán)境及可編程等諸多優(yōu)勢，在傳感器、可穿戴設(shè)備、人造肌肉、生物醫(yī)學和能源收集等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前纖維態(tài)軟體驅(qū)動器制備過程繁雜、生產(chǎn)效率較低且其驅(qū)動模式相對單一，響應(yīng)速度慢等缺陷限制其多種應(yīng)用場景。因此如何規(guī)模化開發(fā)具有多種刺激和快速響應(yīng)的纖維軟體驅(qū)動器仍然是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題之一。
近日，江南大學魏取福教授、呂鵬飛研究員和安徽工程大學鳳權(quán)教授團隊合作提出了通過一種簡單的干法紡絲和涂層策略，規(guī)模化生產(chǎn)具有光/電/熱多刺激響應(yīng)和快速大致動變形的纖維軟體驅(qū)動器。該PDA@MXene/LCE纖維軟體驅(qū)動器不僅結(jié)合了LCE的可逆形狀變形特性和PDA@MXene的優(yōu)異的長效光電特性，而且還實現(xiàn)了光、電、熱多刺激響應(yīng)快速驅(qū)動。為了驗證纖維軟體驅(qū)動器的光電領(lǐng)域應(yīng)用前景，研究人員開發(fā)了光驅(qū)動的人工肌肉、智能開關(guān)和光驅(qū)動自適應(yīng)智能窗系統(tǒng)。這項工作提出的策略為先進的多功能軟體驅(qū)動器開辟了一個新的技術(shù)領(lǐng)域。以上研究成果近期以“Scalable Functionalized Liquid Crystal Elastomer Fiber Soft Actuators with Multi-Stimulus Responses and Photoelectric Conversion”為題，發(fā)表在國際權(quán)威期刊《Materials Horizons》上。江南大學紡織科學與工程學院的博士研究生武丁勝為文章第一作者，江南大學魏取福教授、呂鵬飛研究員和安徽工程大學鳳權(quán)教授為論文共同通訊作者。該研究工作得到了國家自然科學基金、江蘇省自然科學基金和安徽省重點研發(fā)與開發(fā)計劃等項目支持。
圖1. LCE復(fù)合纖維軟體驅(qū)動器的規(guī)模化制備過程示意圖
圖2. LCE纖維軟體驅(qū)動器的熱驅(qū)動性能
圖3. 基于復(fù)合纖維軟體驅(qū)動器構(gòu)建的人工肌肉和光熱智能開關(guān)驅(qū)動過程示意圖
圖4. 基于復(fù)合纖維軟體驅(qū)動器構(gòu)建的自適應(yīng)智能窗系統(tǒng)驅(qū)動過程示意圖
原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH00336A
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