世界上首個光照下移動的聚合物

埃因霍溫科技大學和肯特州立大學的科學家們研發了一種能夠波動的新型材料，因此在光照的影響下能推動自己前進。為此，他們將這個聚合物材料鉗在矩形框架內。當受到光照射時，它就會自己行走。這一曲別針大小的小型設備是世界上首個將光直接轉換為行進的機器，只簡單地利用一個固定光源。研究者將他們的發現發表在了6月29日的自然雜誌上。

最大速度相當於毛蟲，約為每秒半厘米。研究者認為這種材料可被用於難以到達地方的小型物件傳輸，或者保持太陽能電池表面潔凈。他們將沙粒放置在帶子上，但起伏運動移除了這些沙粒。這一機制十分有力，做成的帶子甚至可以向上傳輸比裝置本身大得多重得多的物體。

credit: 煎蛋畫師Chon

新材料的移動是由於一面在光照下收縮，另一面舒張引起凸出。一旦光消失這種形變就會立即消失。雖然人眼看這種材料是透明的，它卻會完全吸收研究者所用的鮮紫色光，由此形成底下的陰影。

credit: Eindhoven University of Technology

由埃因霍溫科技大學教授Dick Broer領導的科研團隊利用這種『自陰影』效應創造了連續起伏運動。他們將這種材料的帶子固定在比帶子本身短一點的框架上，導致其凸出。然後他們將LED光線從前方集中照射到這種材料上。在光照中的那部分帶子開始向下凸出，引起凹痕。由此，下一部分帶子就進入光中，開始變形。這樣凹痕就向後移動，形成連續的起伏運動。這就使得這一設備運動，遠離光線。當設備被反過來放置，就以相反的方向運動，就又走回光線之中。

研究團隊利用「液晶」(常見於液晶顯示器中)材料成功實現了這一特定行為。其中的原理在於液晶聚合物網路中的快速響應光敏變體的集成。他們設計了這種材料，使得在光照下這種響應能導致帶子的瞬時形變，併當光線消失時立即鬆弛。

論文原文：DOI: 10.1038/nature22987

本文譯自 phys，由譯者 CliffBao 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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