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，環境濕度、溫度、自然陽光等）作出反應的卓越能力，受這些生物體的啟發，能夠響應外部環境刺激并進行能量轉化輸出的材料受到了廣泛關注，如人造肌肉、仿生軟體機器人，納米發電機、熱管理裝置等。近年來，一些前沿研究報道了將自適應運動與柔性執行器內置反饋回路相結合的高性能、多功能、智能、軟執行器系統。盡管這些研究已經實現了與單獨熱管理相關的智能系統設計，但復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。為了應對這一挑戰，人們提出了許多有前景的技術。但這些方法大多是靜態的、功能單一的，只能在特定條件和氣候區域內起作用的。因此，將柔性執行器的內置反饋回路與建筑熱管理相結合有望提供一種動態的多功能方法。

02 成果掠影

近期，中國科學技術大學劉建偉教授團隊通過將具有高光熱效應的碳納米管、具有水觸發膨脹的細菌纖維素和具有高熱膨脹系數的聚乙烯相結合，提出了一種對自然陽光、低電壓、溫度、濕度和環境具有宏觀和快速響應的雙層致動器。基于此，該團隊制備了一種被動響應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，還設計了根據環境濕度切換的多刺激響應窗簾。這種軟執行器還可以實現跳躍、爬行等復雜的仿生運動。研究成果以“A multi-stimuli-responsive actuator for efficient thermal management and various biomimetic locomotion”為題發表于《Cell Reports Physical Science》。

03 圖文導讀

圖1 BCP致動器的制備、組成和結構

圖2 BCP執行器的多刺激響應

圖3 自適應智能窗簾的BCP執行器及其熱管理性能

圖4 BCP執行器的一系列仿生運動

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