O atuador fototérmico inspirado na veia foliar equilibra velocidade, força e estabilidade

Um recente avanço no design do atuador fototérmico foi alcançado por uma equipe de pesquisa dos Institutos de Ciência Física da Hefei da Academia Chinesa de Ciências, liderada pelo Prof. Tian Xingyou e pelo Prof. Zhang Xian. A equipe desenvolveu uma nova atuadora de polidimetilsiloxano de metal/polidimetilsiloxano (LM@PI/PDMS), que desenvolveu uma nova superestrutura/polidimetilsiloxano (LM@PI/PDMS), que combina movimento rápido com impressionante capacidade de carga-uma conquista que iludiu os designs anteriores.

“O design imita a estrutura das veias foliares”, disse Li Xiaofei, membro da equipe “, que equilibra a força e a velocidade do atuador”.

O resultado foi publicado em Materiais avançados.

Um dos principais desafios na criação de atuadores fototérmicos tem sido o trade-off entre a velocidade de resposta e a capacidade de transporte de carga. Atuadores finos podem responder rapidamente, mas não têm força, enquanto atuadores mais espessos podem ter mais peso, mas são mais lentos. Atuadores fototérmicos de metais líquidos (baseados em LM) haviam se mostrado promissores anteriormente, mas não resolveram esse problema, pois as microesferas LM forneceram propriedades térmicas sem aumentar significativamente a força do material.

Neste estudo, inspirado na rede microvascular da folha, os pesquisadores usaram a gravação a laser para criar intrincadas trincheiras de grafeno nos filmes LM@PI. Essas trincheiras foram então encapsuladas com PDMs para produzir um atuador programável que retém as capacidades de velocidade e carga de carga. A estrutura inspirada na veia das folhas permite que o atuador responda rapidamente, mantendo a força e a durabilidade.

O novo design do atuador combina a resposta rápida de materiais leves com a força de carga de carga dos mais espessos. A equipe demonstrou o potencial desses atuadores, criando um cão robótico foto-ativado capaz de rastejar, pular, nadar e ficar em pé, além de interruptores de lanchonete triplos de um polo e osciladores de alta velocidade.

Ao introduzir superestruturas no design, esta pesquisa abre novas maneiras de projetar atuadores que são mais rápidos, mais fortes e versáteis, com aplicações abrangentes em sistemas robóticos e inteligentes.