东大新材料研究 助力软机器人发展

  日前,东南大学化学化工学院杨洪教授课题组在近红外光致形变高分子材料研究领域取得突破性进展,研制出的第一例以化学键合方式直接嵌入近红外光热转换基团的液晶弹性体材料,具有超快响应速度和超强力学性能。该研究成果于近日发表在国际顶级期刊《美国化学会志》杂志上。

  据了解,近红外光致形变高分子材料在仿生器件、软机器人等领域有很好的应用前景。传统的近红外光致形变高分子材料都是采用物理掺杂的方式,将光热转换试剂、上转换发光材料等掺入聚合物基底,从而在近红外光照条件下引发高分子材料的相变、溶胀等效应,产生光致形变,然而,由于掺杂的各种试剂与聚合物基底之间存在一个溶解度的问题,会导致一个两难选择:掺杂量过低会减慢光响应速度,掺杂量过高会降低材料的力学性能。

  以化学键合方式在聚合物中直接嵌入近红外光热转换基团是解决以上科学问题的最佳方案。东南大学科研团队设计了一个新分子,其具备近红外光热转换效应,同时作为交联剂,实现了以化学键合方式直接嵌入近红外光热转换基团的主链型液晶弹性体材料。

  专家介绍,该液晶弹性体材料具备超快的光响应速度,材料体系温度可以在8秒内从室温升到260℃以上,3—4秒内完成可逆的光致收缩。此外,得益于主链型液晶弹性体的结构设计,该材料具有优异的力学性能,在近红外光照下,可以拉起自身重量5680倍的物体。