科学家揭开未来科技中水敏性材料的秘密

纽约市立大学研究生院高级科学研究中心 (ASRC) 的科学家们开发出了一种新方法来了解水响应材料(可以通过吸收或释放水来改变形状的材料)的实际工作原理。这些材料在自然界中很常见,由于其独特的[…]这篇文章科学家揭开未来科技水响应材料的秘密首先出现在 Knowridge Science Report 上。

来源:Knowridge科学报告
一只由再生丝制成的蛾形剪纸在手上不断移动,由表面水分驱动。I. 图片来源:Darjan Podbevšek。
一只由再生丝制成的蛾形剪纸在手上不断移动,由表面水分驱动。I. 图片来源:Darjan Podbevšek。

纽约市立大学研究生中心高级科学研究中心 (ASRC) 的科学家们开发了一种新方法来了解水响应材料(可以通过吸收或释放水分改变形状的材料)的实际工作原理。

这些材料在自然界中很常见,由于它们具有独特的响应湿度变化的能力,可以改变机器人、智能纺织品、生物电子学和清洁能源系统等领域。

虽然研究人员一直在探索用于各种应用的水响应材料,但对于这些材料在吸收或释放水分时如何产生机械力,人们还缺乏清晰的理解。

领导 ASRC 纳米科学计划和纽约城市大学化学工程系团队的 Xi Chen 教授旨在弥补这一差距。

“对湿度变化作出反应的材料具有巨大的潜力,可以作为产生运动的小型设备,如机器人中的执行器或收集能量的工具,”Chen 解释说。

“然而,直到现在,我们还没有理论来完全解释或预测它们与水相互作用时产生的应力。”

与博士后研究员 Darjan Podbevšek 合作,该团队开发了一种定量方法,以丝绸为模型材料,将这些材料中的水结构与我们看到的大尺度机械性能联系起来。

Podbevšek 解释说,“纳米限制”——水分子被限制在微小空间中的影响——在这些材料的行为中起着关键作用。

通过研究水分子在这些材料中的行为方式,该团队创建了一个模型来预测它们可以产生多大的力量。

自然通讯

来源:KSR。

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