Bilim adamları, ışığa tepki olarak hareket eden yeni materyaller geliştirirler

Anonim

Tufts Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'ndeki araştırmacılar, ışığa maruz kaldıklarında farklı şekillerde hareket eden manyetik elastomerik kompozitler geliştirdiler ve bu malzemelerin küçük motorlardan ve vanalardan güneş panellerine kadar basit ve karmaşık hareketleri gerçekleştirebilecek geniş bir ürün yelpazesini mümkün kılma olasılığını yükselttiler. güneş ışığına doğru eğiliyor. Araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildirilerinde bugün yayınlanan bir makalede açıklanmıştır.

Biyolojide, ışığın harekete veya değişime neden olduğu birçok örnek vardır - çiçeklerin ve yaprakların güneş ışığına dönüştüğünü düşünün. Bu çalışmada oluşturulan ışık ile harekete geçirilen malzemeler Curie sıcaklığının prensibine dayanmaktadır - bazı materyallerin manyetik özelliklerini değiştirecekleri sıcaklık. Manyetik bir materyalin ısıtılması ve soğutulmasıyla, manyetizmasını kapatabilir ve açabilir. Ferromanyetik CrO2 ile takviyeli biyopolimerler ve elastomerler, lazer veya güneş ışığına maruz kaldıklarında ısınacak ve tekrar tekrar soğana kadar manyetik özelliklerini kaybedecektir. Filmlerin, süngerlerin ve hidrojellerin şekillendirildiği malzemenin temel hareketleri, yakın kalıcı veya elektromıknatıslar tarafından indüklenir ve bükme, bükme ve genişleme olarak sergilenebilir.

"Bu basit hareketleri tarama, yürüyüş ya da yüzme gibi daha karmaşık hareketlerle birleştirebiliriz" diyen Fiorenzo Omenetto, çalışmanın yazarı ve Mühendislik Fakültesi Mühendislik Fakültesi'nden Frank C. Doble Profesörüdür. Tufts. "Ve bu hareketler, ışık kullanılarak kablosuz olarak tetiklenebilir ve kontrol edilebilir."

Omenetto'nun ekibi, hafif aydınlatmaya tepki olarak nesneleri yakalayan ve serbest bırakan yumuşak kavrayıcılar inşa ederek bu karmaşık hareketlerden bazılarını gösterdi. "Bu malzemelerin avantajlarından biri, bir yapının bölümlerini seçici olarak etkinleştirebilmemiz ve bunları yerelleştirilmiş veya odaklanmış ışığı kullanarak kontrol edebilmemizdir" dedi. Kağıdın ilk yazarı olan Meng Li, "Ve sıvı kristallere dayanan diğer hafif harekete geçirilen malzemelerin aksine Bu malzemeler, ışığın yönüne doğru ya da uzaklaşmak üzere hareket ettirilebilir. Bu özelliklerin tümü, karmaşık, koordineli hareketlerle büyük ve küçük nesneleri yapma yeteneğini arttırır. "

Bu çok yönlülüğü göstermek için, araştırmacılar basit bir "Curie motoru" inşa ettiler. Bir ışık aktive filmi bir halka şeklinde şekillendirildi ve bir iğne direğine monte edildi. Kalıcı bir mıknatısın yakınına yerleştirildiğinde, bir lazer halka üzerindeki sabit bir noktaya odaklandığında, çemberin bu kısmını yerel olarak demanyetize eder ve halkanın dönmesine neden olan dengesiz bir net kuvvet yaratır. Döndükçe, manyetik olmayan nokta manyetizasyonunu yeniden kazanır ve yeni bir spot yanar ve motorun sürekli olarak dönmesine neden olur.

Işığı harekete geçiren materyalleri oluşturmak için kullanılan malzemeler arasında, genellikle esnek filmlere şekillendirilmiş yaygın olarak kullanılan bir şeffaf elastomer olan polidimetilsoloxan (PDMS) ve geniş bir yelpazede şekillendirilebilen mükemmel optik özelliklere sahip çok yönlü bir biyo-uyumlu malzeme olan ipek fibroin bulunmaktadır. formlar - filmlerden jeller, dişler, bloklar ve süngerler.

Omenetto, “Ek malzeme deseni, ışık deseni ve manyetik alan kontrolü ile teorik olarak katlama ve açma, mikroakışkan valf değiştirme, mikro ve nano boyutlu motorlar ve daha fazlası gibi daha karmaşık ve ince ayarlı hareketler elde edebiliriz” dedi.

menu
menu