2018年12月5日
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液晶弹性体变形热,和他们所采取的形状取决于其内部水晶元素的对齐方式,可由暴露他们在形成不同的磁场。哈佛大学(图片来源:Wyss研究所)
研究人员在实验室里努力复制这样的动态微观结构与不同的材料,如液晶弹性体(致)橡胶聚合物,由液体结晶化合物控制致可以伸展和移动的方向。亚博网站下载迄今为止,合成致在很大程度上能够变形在一个或两个维度,限制结构在空间移动的能力和承担一系列的形状。
目前,一个研究小组哈佛大学生物工程研究所和约翰·a·保尔森工程和应用科学学院(海洋)利用磁场来操纵致和发展微观三维聚合物的分子结构形状,可以朝任何方亚博老虎机网登录向对多种类型的刺激的反应。该研究发表在PNAS,可以打开路径的发展各种有用的设备,如太阳能电池板,将为优化跟随太阳能量捕获。
这个项目的关键是,我们能够控制通过调整液晶分子结构在三维空间任意方向,让我们计划几乎任何形状的几何材料本身。
宇姚明,在哈佛大学研究第一作者,Wyss研究所。
姚明是一个研究生在实验室Wyss创始核心教员Joanna Aizenberg博士学位。
的微观结构由姚明和Aizenberg集团是由铸造致成任意形状,可以变形响应光,热,湿度,致的特定的重新配置可以由自己控制材料和化学性质。研究人员暴露在磁场特性的前体合成和发现所有液体中的水晶元素沿着磁场和保存这个分子致对齐对齐后聚合物的固化。研究人员能够操作接下来的形变特性形状的变形,当加热到温度不适液态晶体的取向结构,通过改变磁场的方向,在这个过程中。回到室温下,恢复了最初的变形结构,面向内部的形状。
编程这样的形状变化可用于创建加密的消息显示只有当加热到某一温度,粘合材料的粘性,可以开启和关闭,或小软机器人的执行机构。亚博网站下载自动系统还可以使形状弯曲的方向通常会需要一些能量的输入来完成。
如冰板为例,证明了一个经历不仅仅是“传统”的平面外弯曲而且平面弯曲或扭曲,收缩和伸长。此外,独特的运动可以通过不同区域的形变特性结构的接触到多个磁场聚合的时候,在被加热,随后各方向变形。
研究人员也能够程序特性形状自行配置响应光通过集成光敏分子交联结构的聚合。然后,照明的结构从一个特定的方向收缩了面临的侧光,导致整个形状是向光弯曲。这种自动调整的运动使致变形响应他们的环境,不断调整自己的自动跟随光。
此外,它可以创建致热——和light-responsive属性,这样一个单一材料结构现在有能力开展多种形式的运动和响应机制。
一个有趣的应用这些multiresponsive致型太阳能电池板覆盖着微观结构的发展,转向跟随太阳在天空中移动,类似于向日葵,从而导致高效光捕获。技术甚至可以成为自治的基础source-following收音机、智能建筑、传感器、和多级加密。
我们实验室目前有几个正在进行的项目中,我们正在努力控制的化学致,使独特的,以前看不见的变形行为,我们相信这些动态bioinspired结构有可能找到使用的字段。
乔安娜•Aizenberg成立核心教员,Wyss哈佛大学学院。
史密斯Aizenberg也是艾米Berylson材料科学教授。亚博老虎机网登录
问基本问题自然是如何工作的,以及它是否可以复制生物结构和过程在实验室是Wyss研究所的核心价值观,并且会导致创新,不仅符合自然界的能力,但改进他们创建新材料和设备,否则将不存在亚博网站下载。
唐纳德·因格贝尔创始董事,Wyss哈佛大学学院。
因格贝尔,医学博士,也是Judah Folkman的哈佛医学院和血管生物学教授在波士顿儿童医院血管生物学程序,以及海洋生物工程教授。
詹姆斯的水域,博士和安娜Balazs,匹兹堡大学的博士学位;安娜Schneidman博士Jiaxi崔博士Xioguang Wang博士和Nikolaj Mandzberg从哈佛大学海洋;来自哈佛大学的化学系和李常委赵树丛额外的论文的作者。
美国能源部和美国国防部高级研究计划局支持本研究。