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精确编码运动行为!光活性可编程水凝胶驱动器引领未来

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方科技大学、中国科学技术大学俞书宏院士团队提出了一种程序化组装引导限制聚合策略,用于制造具有环境耐受性和多响应性的水凝胶,其层状组装限制的细胞结构中穿插高度排列的纳米柱。该策略通过在预设计的各向异性层状银纳米线(AgNW)/海藻酸钠(SA)气凝胶(ASAA)支架中,采用定向冷冻辅助聚合聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)实现。

得益于具有低曲率质量传输通道的层次各向异性和稳健结构,所获得的水凝胶在恶劣环境中表现出快速的各向异性刺激响应变形,超越了已报道的热活性水凝胶驱动器,并在所有极性溶剂中保持超过100天的几乎不变的响应速率。此外,实现在水和非极性溶剂中的定向爬行和旋转,以及在极性溶剂中的三维自推进、浮动和游泳的光活性可编程多步态运动,其幅度和方向性在水凝胶驱动器的固有结构取向中得到了精确编码。本研究为在极端环境中稳定应用的柔性智能驱动器的设计和构建提供了有价值的见解。

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