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行业动态

科学家研制出会“跳舞”的薄膜,能将微小能量转化为可利用能量!

能源短缺一直是各个国家都十分关注的话题,一个国家经济发展的水平总是和其能源状况息息相关。解决能源短缺有两个途径,一是发展新能源的应用,二是增大已开发能源的使用效率。随着时代的发展,开发新能源的思路也不仅仅局限在开发日常中可见能源,而是将我们日常生活中一些微小能量转化为可利用能量,比如说一些可穿戴设备可以将人运动时产生的震动转化为电能。

日前,RIKEN 应急物质科学中心、东京大学的Takuzo Aida教授和RIKEN 应急物质科学中心的Daigo Miyajima教授等人设计了一种可以根据空气湿度或是光照情况变化自启动的致动器,当外界湿度变化或者光照情况改变时,这种具有碳氮共轭结构的薄膜就会随之变化形态,好似一位热爱舞蹈的舞者。这种薄膜的响应速度非常迅速并且其弯折角在弯折10000次后仍不衰减。此种设计有望在一系列领域获得应用。

该材料由碳氮化合物构成,其合成过程如下图所示,通过在玻璃基底上以沉积的方法得到碳氮化合物,然后通过在热水中浸泡的方式得到薄膜。

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在温度一定的情况下(27℃),薄膜随着环境湿度的减小弯折角度增大(下图a);对比薄膜在20℃以及40℃下形态变化还可以发现,高温下由于氢键被破坏,薄膜易于变形(下图b)。

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当在紫外光照射时,由于光引发化合物薄膜中键的变化,薄膜形态改变(下图a);而在经过10000次的弯折后,薄膜的弯折角度大小基本无衰减(下图b);且在有/无紫外光条件下,薄膜形态可以快速恢复(下图c)。

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研究还发现,薄膜在一定湿度条件下存在自致动机制。

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此类碳氮共轭聚合物结构在不同湿度以及光照情况下可快速变化从而对外界刺激产生响应,此类材料的优点在于其致动的能量很小,在未来,此类自致动器将越来越向低能量启动方向发展。

 
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点击次数:  更新时间:2018-02-04  【打印此页】  【关闭