Atuador multimodal acionado por luz baseado em compósito de polipirrol/poli-etilenoglicol/poliálcool vinílico

Bin-chi Zhang ,  

Chang-song Zhan ,  

Chen-jun Chu ,  

Ke-you Zhong ,  

Shen-ao Zhou ,  

Ji-wei Jiang ,  

Hui Zhang ,  

Bin Dong ,  

摘要

Atuadores multimodais acionados por luz baseados em materiais responsivos a estímulos têm um importante potencial de aplicação em áreas como robótica macia e sistemas de resposta inteligente. No entanto, a maioria dos atuadores acionados por luz atuais ainda está limitada a velocidades de resposta mais lentas e modos de movimento únicos. Como construir um sistema de atuador acionado por luz que combine resposta rápida, múltiplos modos de movimento e alta performance ainda é um desafio. Neste trabalho, foi preparado um atuador multimodal acionado por luz baseado em um material compósito ternário de polipirrol/poli-etilenoglicol/poliálcool vinílico (PPy/PEG/PVA). Este atuador pode realizar três modos de movimento sob acionamento óptico: salto, rolamento e inversão, apresentando resposta rápida no nível de milissegundos e excelente desempenho de movimento. Especificamente, no modo de salto, seu tempo de resposta mais rápido é de apenas 8,4 ms, a altura máxima do salto atinge 9,1 cm (57 comprimentos de corpo, 57 BL), a velocidade de decolagem é de cerca de 1,36 m/s (850 BL/s); no modo de rolamento, a velocidade média de rolamento pode atingir 53 mm/s (33 BL/s); no modo de inversão, a velocidade angular média máxima pode atingir 8,4 (°)/ms. Esses comportamentos multimodais originam-se da força propulsora gerada pela evaporação da água, formação e ruptura de bolhas induzidas pelo efeito fototérmico do PPy na região iluminada. O atuador compósito acionado por luz PPy/PEG/PVA possui modos e direções de movimento controláveis, tendo valor potencial de aplicação em robôs macios altamente manobráveis em ambientes complexos e sistemas de resposta inteligente acionados por luz.

关键词

multimodal;resposta rápida;atuador acionado por luz;bolha

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