曬曬太陽就能振動，光照不停、振動不止。日前，南開大學教授劉遵峰、陳永勝聯合中國藥科大學副教授周湘團隊，共同設計出一種基于多孔柔性聚丙烯/炭黑薄膜的自振蕩人工肌肉驅動器，開發出“太陽能人工肌肉發動機”，為人類高效利用太陽能開辟了一條新路徑。相關論文近日發表于《自然-通訊》。
驅動器是一種在外界環境刺激下產生機械變形，并將光能、熱能、化學能等各種環境能量轉換為機械能，從而產生驅動力的硬件，也是微機電系統、光發動機等應用場景中不可或缺的核心部件。研發一種自發且持續實現能量轉化的軟體驅動器是該領域的關鍵難點之一。
研究人員發現，聚合物薄膜中的溶劑蒸發會導致體積收縮且光照射薄膜一側會加速薄膜內部溶劑蒸發，導致各向異性體積收縮，從而產生向光彎曲。“實驗證明，在薄膜中引入多孔結構可以有效促進溶劑分子的質量傳遞，從而導致薄膜材料具有更快的彎曲速度和更大的彎曲幅度。因此，我們認為，基于多孔薄膜的光誘導溶劑蒸發可能是實現自振蕩驅動的良好候選者。”劉遵峰說。
據介紹，新研發的基于太陽光的自振蕩驅動薄膜，主要通過光熱衍生的溶劑蒸發引起的聚丙烯/炭黑聚合物薄膜兩側的交替體積減小實現振動。聚合物薄膜中的各向異性溶劑蒸發和快速梯度擴散在發散光的照射下維持振蕩彎曲驅動。
該工作首次實現了在包括太陽光、紅外光和模擬太陽光等發散光下的自振蕩驅動，也實現了在不同發散光照射角度下的自振蕩運動。這種光響應自振蕩驅動器具有優異的振蕩做功性能、出色的負載能力和較高的能量轉換效率(0.9%)，并在溶劑不斷供應的情況下保持持續振蕩運動，不會停止。(記者陳彬 通訊員吳軍輝)
