受自然启发的材料,可根据需要移动和改变颜色

具有独立的颜色变化和运动机制的光子执行器可以实现更智能的软机器人和传感器。这种根据需要移动和改变颜色的受自然启发的材料首先出现在《先进科学新闻》上。

来源:Advanced Science News

具有独立的颜色变化和运动机制的光子执行器可以实现更智能的软机器人和传感器。

软机器人、人造皮肤和传感器越来越依赖被称为光子执行器的智能材料,这种材料可以根据湿度、光或热等外部刺激而改变颜色和形状。虽然许多结构彩色执行器依赖于光子晶体,但香港中文大学(深圳)的研究人员开发了一种受自然启发的光子执行器,它将颜色变化与机械运动分开——这两个功能在传统设计中通常紧密相连。

“我们的系统与众不同之处在于它产生颜色的方式,”该大学广东省综合科学卓越基础研究中心的助理教授金玉华说。

与大多数基于光子晶体的结构色致动器不同,新设备通过不同的机制显示生动的结构色。结构颜色(在孔雀的虹彩羽毛或甲虫的金属光泽中可见)是由材料的物理结构与光相互作用产生的,而不是来自化学颜料。

“我们的系统可以根据材料的照明方式在无色和鲜艳的结构色之间切换,”Jin 解释道。 “这使得该设备的光学行为更加动态和可控。”

该团队的蝴蝶形装置由对湿度敏感的聚乙烯醇 (PVA) 制成,当用潮湿的手指触摸时,它会扇动翅膀。接触底面会导致机翼向上弯曲,而接触顶面会导致向下弯曲。

随着翅膀的移动,它们的颜色也会随着白色 LED 的照明角度从 0 度变化到 90 度而变化,从紫色变为粉色,再变为绿色。

双面设计

执行器的一侧平坦、光滑且半透明,看上去基本无色。另一面具有有序排列的微观圆顶状结构,可产生结构色。