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  自然界中微生物和動(dòng)植物面對(duì)各種刺激（光、熱、濕度等）產(chǎn)生的響應(yīng)運(yùn)動(dòng)使系統(tǒng)能夠適應(yīng)外部環(huán)境的變化，并為新型軟驅(qū)動(dòng)器的構(gòu)建提供了靈感。最近，由于纖維軟體驅(qū)動(dòng)器具有機(jī)械柔性、可連續(xù)變形、能順應(yīng)復(fù)雜環(huán)境及可編程等諸多優(yōu)勢(shì)，在傳感器、可穿戴設(shè)備、人造肌肉、生物醫(yī)學(xué)和能源收集等諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前纖維態(tài)軟體驅(qū)動(dòng)器制備過程繁雜、生產(chǎn)效率較低且其驅(qū)動(dòng)模式相對(duì)單一，響應(yīng)速度慢等缺陷限制其多種應(yīng)用場(chǎng)景。因此如何規(guī)模化開發(fā)具有多種刺激和快速響應(yīng)的纖維軟體驅(qū)動(dòng)器仍然是該領(lǐng)域亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

  近日，江南大學(xué)魏取福教授、呂鵬飛研究員和安徽工程大學(xué)鳳權(quán)教授團(tuán)隊(duì)合作提出了通過一種簡(jiǎn)單的干法紡絲和涂層策略，規(guī)模化生產(chǎn)具有光/電/熱多刺激響應(yīng)和快速大致動(dòng)變形的纖維軟體驅(qū)動(dòng)器。該PDA@MXene/LCE纖維軟體驅(qū)動(dòng)器不僅結(jié)合了LCE的可逆形狀變形特性和PDA@MXene的優(yōu)異的長(zhǎng)效光電特性，而且還實(shí)現(xiàn)了光、電、熱多刺激響應(yīng)快速驅(qū)動(dòng)。為了驗(yàn)證纖維軟體驅(qū)動(dòng)器的光電領(lǐng)域應(yīng)用前景，研究人員開發(fā)了光驅(qū)動(dòng)的人工肌肉、智能開關(guān)和光驅(qū)動(dòng)自適應(yīng)智能窗系統(tǒng)。這項(xiàng)工作提出的策略為先進(jìn)的多功能軟體驅(qū)動(dòng)器開辟了一個(gè)新的技術(shù)領(lǐng)域。以上研究成果近期以“Scalable Functionalized Liquid Crystal Elastomer Fiber Soft Actuators with Multi-Stimulus Responses and Photoelectric Conversion”為題，發(fā)表在國(guó)際權(quán)威期刊《Materials Horizons》上。江南大學(xué)紡織科學(xué)與工程學(xué)院的博士研究生武丁勝為文章第一作者，江南大學(xué)魏取福教授、呂鵬飛研究員和安徽工程大學(xué)鳳權(quán)教授為論文共同通訊作者。該研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金、江蘇省自然科學(xué)基金和安徽省重點(diǎn)研發(fā)與開發(fā)計(jì)劃等項(xiàng)目支持。

圖1. LCE復(fù)合纖維軟體驅(qū)動(dòng)器的規(guī)模化制備過程示意圖

 圖2. LCE纖維軟體驅(qū)動(dòng)器的熱驅(qū)動(dòng)性能

 圖3. 基于復(fù)合纖維軟體驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建的人工肌肉和光熱智能開關(guān)驅(qū)動(dòng)過程示意圖

 圖4. 基于復(fù)合纖維軟體驅(qū)動(dòng)器構(gòu)建的自適應(yīng)智能窗系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)過程示意圖

  原文鏈接：https://doi.org/10.1039/D3MH00336A