Adv. Mater. 中科院苏州纳米所-光致动器实现从纳米部件组装到宏观形变

【引言】

最近十年以来，可以将光能转化为机械能的光致动器引起了科学界浓厚的兴趣，由于光驱动器的相对于传统致动器而言，其远程控制和应用范围广等特点，使得人们对光致动器进行了广泛的研究。但是到目前为止大多数关于光驱动器研究都偏向于基于光化学效应的致动器，对于基于光热反应的光致动器，科学家们依然知之甚少。

【成果简介】

中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所的陈韦研究员（通讯作者）等人通过对基于光化学效应的和光热效应的光致动器的最新的研究结果的总结，对纳米级别上的光致效应到宏观移动的变化机制进行了深入研究。

可以预见的是在对光致动器的组装方法的充分理解的基础之上，通过不同的组装方法，人们可以设计和制造不同的光致驱动器来满足各种需求。这将极大的拓展光致动器在仿生机器人，生物医疗领域，以及电机开关等领域的应用。

【图文导读】

图1 光致动器的设计方法

左图：展示了两种光致动器即光化学执行器和光热执行器，以及其所需的有机分子（偶氮苯，希夫碱，蒽）和无机纳米结构（CNTs，石墨烯，贵金属）

中图：展示了两种光致动器的原理，即光化学反应和光热反应。光化学反应反应剧烈（偶氮苯和希夫碱的光构异化反应，9-蒽光二聚反应等），光热反应通过微纳结构（例如通过石墨烯的非辐射豫弛将光能转=为热能）将吸收的光能转化为热能

右图：展示了光致动器的宏观表现：远程控制，波长选择性，极化选择性

图2 光化学反应致动器的在不同环境下宏观变化

图a 图中展示了红光控制的光致动器原理图，该执行器的上层转化层是含有CLCP （交联液晶聚合物）的偶氮甲苯薄膜，在波长为635nm的激光照射下，该复合薄膜会向着光源方向弯曲

图b 图中展示了热压聚合物薄膜的光化学反应

图c 图中展示了复合薄膜的可逆光致反应的宏观表现，通过引入可以发生光化学反应的HNNA纳米棒，在UV光的照射下，HNNA纳米棒在聚合物中的分布具有方向性，并且成呈梯度分布

图3 光热光致动器的组装

图a 图中展示了含有不用排列方向碳纳管的复合条薄膜，利用其向光性和背光性的弯曲来对不同的入射光进行响应

图b 图中展示了含有HiPCO纳米管的PC/AWNT双层压电光致动器，以及其光致驱动的原理和过程

图c 图中石墨烯块状材料的光推进主要是由于光致弹出电子发射。在相同功率，不同波长的光照下，相同样品经过相同时间其垂直的光推进高度不同

文献链接：Photoactuators for Direct Optical-to-Mechanical Energy Conversion: From Nanocomponent Assembly to Macroscopic Deformation(Adv. Mater. , 2016, DOI: 10.1002/adma.201602685)

通讯作者简介：

陈韦，中科院苏州纳米所研究员，博士生导师。1993年安徽大学化学系本科；1996年中国科学技术大学国家同步辐射实验室硕士；2001年中国科学院固体物理研究所博士；2001－2003年中国科学技术大学博士后；2003－2006年香港理工大学博士后。主要研究方向：储能与转换纳米材料与器件，主要包括在仿生传感驱动、太阳能转换、电化学储能等能源信息领域。先后在Nature Communications、Adv. Mater.、Angew. Chem. Int. Ed.、ACS Nano、Nano Lett.等国际学术期刊上发表论文80余篇，共被引用3500余次。研究成果得到国际同行高度关注，被Nature Asia、Science、Nanowerk等国际媒体期刊报道引用，应邀担任Nature出版社Scientific Reports编委、国际智能系统协会顾问委员等学术兼职。先后主持国家自然科学基金、滚球体育 部港澳台合作专项、滚球体育 部973（骨干）、江苏省滚球体育 支撑、中科院战略性新兴产业专项等各类滚球体育 研发和产业化项目20余项。获江苏省杰青、江苏省有突出贡献中青年专家、苏州工业园区第三届科教领军。

本文由材料人电子电工学术组徐瑞供稿，欧洲足球赛事 整理编辑。

欧洲足球赛事 网专注于跟踪材料领域滚球体育 及行业进展，这里汇集了各大高校硕博生、一线科研人员以及行业从业者，如果您对于跟踪材料领域滚球体育 进展，解读高水平文章或是评述行业有兴趣，点我加入编辑部。

材料人网尊重所有进行知识传播的媒体，转载请联系tougao@cailiaoren.com。