基于有机尾巴中具有不同刚度的不同刚性的三组聚二碱(POM)的两亲性杂交大分子用作模型,以了解分子刚性在自组装过程中可能的自我认知功能的分子刚度对其可能的自我认识的影响。在两个结构相似的球形rigid T形T形连接的寡素(TOF 4)杆的混合溶液中实现了自我识别,分别是Anderson(Anderson-TOF 4)和Dawson(Dawson-Tof 4),而亲水群是Anderson(Anderson-TOF 4)。Anderson-TOF 4被观察到自组装成洋葱样的多层结构,而Dawson-tof 4形式的多层囊泡。自组装由疏水棒的互插和带电的亲水性无机簇中的反座介导的吸引力。当疏水块不太刚性时,例如部分刚性的聚苯乙烯和完全灵活的烷基链时,未观察到自识别,这归因于疏水性分子在杂质域中的疏水构象。这项研究表明,由于溶性结构域的刚性,由于超分子结构的几何限制可以实现两亲物之间的自我识别。
出生时,婴儿的头部会暂时变形,以便通过狭窄的产道。出生后,这种灵活性就不再需要了,而是需要一种刚性状态来保护敏感的大脑,因此头骨的材料性质会发生变化,将头骨闭合为刚性骨骼。同样,可变刚度组件对于实现变形机器人和仿生学也具有重要意义。[1,2] 在医学和组织工程中,可变刚度也具有根本性的重要性,尤其是在与周围微环境相互作用时。例如,可以使用柔顺水凝胶和支架来促进手术期间的插入和适应,之后移植的材料会变硬以重建受伤硬组织的功能和机械性能。[2,3]
为了实现现实世界的功能,机器人必须具备执行决策计算的能力。然而,软机器人可以伸展,因此需要刚性计算机以外的解决方案。目前,将计算能力嵌入软机器人的例子包括在机器人上附加刚性印刷电路板、集成软逻辑门以及利用材料响应进行材料嵌入式计算。这些方法虽然很有前景,但也引入了刚性、系绳或低逻辑门密度等限制。可伸缩电子领域一直致力于解决这些挑战,但将单板计算机、微控制器和其他复杂电路直接集成到软机器人中的完整管道仍然难以捉摸。我们提出了一种通用方法,将任何复杂的双层电路转换成柔软的可伸缩形式。这使得无需简化设计即可创建可伸缩的单板微控制器(包括 Arduino)和其他商用电路(包括 Spark-Fun 电路)。为了证明该方法的实用性,我们将高度可拉伸(应变 > 300%)的 Arduino Pro Minis 嵌入到多个软机器人体内。这利用了原本惰性的结构材料,实现了可拉伸电子场的承诺,即在主动使用过程中将最先进的计算能力集成到坚固的可拉伸系统中。
传统上,用刚性材料制造的机器人已被广泛用于制造。然而,缺乏灵活性和能量吸收会导致机器和人之间的相互作用非常危险。相比之下,变形,适应性,灵敏度和敏捷性使软机器人能够更好地弥合此间隙。与可以描述为6度离散自由度的刚性机器人(3个关于X,Y,Z轴的3个旋转和3次翻译),软机器人的固有变形是连续的,复杂的且符合的,这被认为是自由度的非限定度[Tolley(Tolley(2015)]。因此,很难通过直接通过反向和反向运动学来控制软材料制造的机器人的运动。因此,量化和复制软材料的行为成为主要挑战之一。随着现代技术的开发,例如Microscale 3D打印,可以通过:
可以通过刚性纸来创建可弹性变形的材料,通过对可以局部弯曲和弯曲的适当网格进行图案。我们演示了如何使用三光束干扰光刻在大面积上制造微观模式。我们产生的网格在任何刚性材料膜中都会引起较大且可靠的弹性。微涂层微观会产生可拉伸的导电膜。当样本可逆地拉伸至30%并且没有引入重大缺陷时,电导率变化可以忽略不计,而与迅速撕裂的连续纸相比。缩放分析表明,我们的方法适合于进一步的微型化和大规模制造可拉伸功能膜。因此,它为电子,光子和传感应用中的可拉伸互连以及各种其他可变形结构打开了路线。
先进的柔性电子器件和软体机器人需要开发和实施柔性功能材料。磁电 (ME) 氧化物材料可以将磁输入转换为电输出,反之亦然,使其成为先进传感、驱动、数据存储和通信的绝佳候选材料。然而,由于其易碎性质,它们的应用仅限于刚性设备。在这里,我们报告了柔性 ME 氧化物复合材料 (BaTiO 3 /CoFe 2 O 4 ) 薄膜纳米结构,它可以转移到可拉伸基底上,例如聚二甲基硅氧烷 (PDMS)。与刚性块体材料相比,这些陶瓷纳米结构表现出柔性行为,并通过机械拉伸表现出可逆可调的 ME 耦合。我们相信我们的研究可以为将陶瓷 ME 复合材料集成到柔性电子器件和软体机器人设备中开辟新途径。
先进的柔性电子器件和软体机器人需要开发和实施柔性功能材料。磁电 (ME) 氧化物材料可以将磁输入转换为电输出,反之亦然,使其成为先进传感、驱动、数据存储和通信的绝佳候选材料。然而,由于其易碎性质,它们的应用仅限于刚性设备。在这里,我们报告了柔性 ME 氧化物复合材料 (BaTiO 3 /CoFe 2 O 4 ) 薄膜纳米结构,它可以转移到可拉伸基底上,例如聚二甲基硅氧烷 (PDMS)。与刚性块体材料相比,这些陶瓷纳米结构表现出柔性行为,并通过机械拉伸表现出可逆可调的 ME 耦合。我们相信我们的研究可以为将陶瓷 ME 复合材料集成到柔性电子器件和软体机器人设备中开辟新途径。
摘要:采用化学酰亚胺化法制备了具有刚性聚合物主链的氟化芳香族聚酰亚胺 (FAPI) 薄膜。聚酰亚胺薄膜表现出优异的力学性能,包括高达 8.4 GPa 的弹性模量和高达 326.7 MPa 的拉伸强度,以及突出的热稳定性,包括玻璃化转变温度 (T g ) 为 346.3–351.6 ◦ C 和空气中的热分解温度 (T d5 ) 为 544.1–612.3 ◦ C,以及在 500 nm 处>81.2% 的高无色透过率。此外,聚酰亚胺薄膜在 10–60 GHz 下表现出稳定的介电常数和低介电损耗,这归因于刚性聚合物主链的紧密堆积限制了电场中偶极子的偏转。还建立了分子动力学模拟来描述分子结构和介电损耗的关系。
相应地,强相互作用的金属位点是许多多核金属蛋白(如血蓝蛋白、[1,2] 血红蛋白、[3] 超氧化物歧化酶、[4] 一氧化碳脱氢酶 [5] 和细胞色素 c 氧化酶)独特催化活性的基础。[6] 为了进一步了解此类复合物独特的配位化学,理想情况下需要一个刚性分子系统,该系统可以调节不同金属中心之间的距离,而不会通过显著改变配体场来影响它们。然后,可以通过刚性框架的轻微变化来改变金属中心之间的相互作用,特别是那些产生协同催化效应的相互作用。在这种情况下,一个感兴趣的系统是共价连接的二聚卟啉金属复合物,它可以通过系统的结构变化进行调节,并且其协同性质可以与相应组成单体的协同性质进行比较。