研究人员开发了一种微小的晶体阵列，可提供高效的无线能量
想象一下，一个人在地面上操纵一架机载无人机，利用激光束的能量，摒弃携带笨重的机载电池的需要。这是这组来自科罗拉多大学博尔德分校海沃德研究小组科学家的愿景。
在这项新的研究中，研究人员开发了一种新型的弹性光电材料，可以将光能转化为机械能，而不需要热量或电力，为节能、无线和远程控制系统提供了创新的可能性。它的广泛潜力跨越了不同的行业，包括机器人、航空航天和生物医学设备。
瑞安·海沃德教授说:“可以说，我们省去了中间环节，把光能直接转化为机械能。”
这种材料是由微小的有机晶体组成的，当暴露在光线下时，这些晶体会开始弯曲和举起物体。研究表明，这些光电材料为有线致动器提供了一个很有发展前景的替代品，具有无线控制或驱动机器人或车辆的潜力。此外，提高光能到功能的直接转换效率，有可能避免繁琐的热管理系统和沉重的电子元件。
研究人员展示了一种光子燃料的宏观致动器，由聚对苯二甲酸乙二醇酯中的二乙烯微晶体组成。这些微晶体在大的变形中表现出高度的三维有序，这是由各向异性聚对苯二甲酸乙二醇酯决定的，它也具有类似的刚度。总的来说，这些有序和柔性的复合材料表现出快速的响应时间，维持至少数百次循环的性能，并产生超过单晶的工作密度。研究人员的复合材料代表了最先进的光化学致动器，并实现了单晶无法实现的特性，如可控、可逆和突然跳跃。
这项研究与之前的尝试形成了对比，之前的尝试涉及到精细的结晶固体，通过光化学反应改变形状，但暴露在光线下经常破裂，很难加工成有用的驱动器。
研究人员称，这些新的执行器比以前研究的要好得多。它们不仅反应迅速，持续时间长，而且可以举起重物。
海沃德实验室的创新方法是在一种聚合物材料中使用微小的有机晶体阵列，这种材料由于其小孔而类似于海绵。当晶体在聚合物微米大小的孔隙中生长时，它们在光照下的耐久性和能量产量显著提高。它们的灵活性和易于成型使它们具有广泛的用途。
0.02毫克的晶体条成功地举起了一个20毫克的尼龙球。
晶体的方向使它们在暴露在光线下时执行任务，例如弯曲或抬起物体。当材料随着负载的变化而改变形状时，它就像电机或执行器一样运行，并移动负载。晶体可以移动比自己大得多的物体。例如，如上图所示，0.02毫克的晶体条成功地举起了一个20毫克的尼龙球，举起了自身质量的1万倍。
展望未来，该团队的目标是提高对材料运动的控制。目前，材料只能通过弯曲和不弯曲的方式从平面状态变为弯曲状态。他们的目标还在于提高效率，将输出的机械能与输入的光能相比最大化。
在这些材料能够真正与现有的执行器竞争之前，我们还有很长的路要走，特别是在效率方面，但这项研究是朝着正确方向迈出的重要一步，为我们在未来几年如何实现这一目标提供了方向。
版权声明：除特殊说明外，本站所有文章均为 字节点击 原创内容，采用 BY-NC-SA 知识共享协议。原文链接：https://byteclicks.com/51847.html 转载时请以链接形式标明本文地址。转载本站内容不得用于任何商业目的。本站转载内容版权归原作者所有，文章内容仅代表作者独立观点，不代表字节点击立场。报道中出现的商标、图像版权及专利和其他版权所有的信息属于其合法持有人，只供传递信息之用，非商务用途。如有侵权，请联系 gavin@byteclicks.com。我们将协调给予处理。
查看全文
作者最近更新
-
ntc温度传感器工作原理是什么天天炫技
2024-07-23 -
加拿大政府斥资 1.2 亿加元支持本国半导体网络建设，助力芯片制造和商业化天天炫技2024-07-09
-
台积电、日月光扩建产能，韩国先进封装产业崛起尚待时机天天炫技2024-07-05
评论0条评论