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多孔薄膜太阳能发动机研发成功
2022年21期 发行日期:2022-11-01

  近日,南开大学化学学院刘遵峰教授、陈永胜教授与中国药科大学理学院周湘副教授团队合作研发出一种基于多孔柔性聚丙烯/炭黑薄膜的自振荡人工肌肉驱动器,并探索了作为发动机的应用,开发出“太阳能人工肌肉发动机”,为高效利用太阳能开辟了一条新路径。

  据介绍,该研究首次实现了在包括太阳光、红外光和模拟太阳光等发散光下的自振荡驱动,也实现了在不同发散光照射角度下的自振荡运动。这种光响应自振荡驱动器具有优异的振荡做功性能,出色的负载能力和较高的能量转换效率,并在溶剂不断供应的情况下保持持续振荡运动,不会停止。

  研究人员发现,在薄膜中引入多孔结构可以促进溶剂分子的质量传递,从而导致薄膜材料发生更快的弯曲速度和更大的弯曲幅度。因此,基于多孔薄膜的光诱导溶剂蒸发可能是实现自振荡驱动的良好候选者。

  在此基础上,研究人员最终设计研发出这种基于太阳光的自振荡驱动薄膜。它主要通过光热衍生的溶剂蒸发引起的聚丙烯/炭黑聚合物薄膜两侧的交替体积减小实现振动。聚合物薄膜中的各向异性溶剂蒸发和快速梯度扩散在发散光的照射下维持振荡弯曲驱动。

  陈永胜表示,这项工作为“太阳能发动机”提供了一种全新的设计策略,有助于自驱动设备的研发,并将促进其他领域跨学科交叉,助力智能材料、柔性器件等智能设备领域的快速发展。


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