微晶陣列如何為機器人的未來提供動力

來源：寵物養成 釋出時間：2023-08-24 17:01

想象一下，一個世界，機器人可以在沒有電池、電線或太陽能板的情況下飛行、游泳或爬行。一個世界，無線和遠端控制的裝置可以利用光束的能量，掙脫了粗笨和沉重的電源。一個世界，光機械材料可以將光轉化為運動，為節能和立異的系統提供了新的可能性。

這不是科幻小說，而是科羅拉多大學博爾德分校的一組研究職員的願景，他們開發了一種新型的光機械材料，可以在沒有熱量或電力的情況下將光能轉化為機械功。他們的突破性研究於2023年7月27日發表在《天然材料》雜誌上。

什麼是光機械材料？

光機械材料是指在光照下會改變外形或大小的材料。它們可以作為執行器，即移動或控制機械或系統的裝置。例如，光機械材料可以在鐳射或陽光的照射下彎曲、扭轉、舉起或收縮。

光機械材料在各個領域有很多潛伏的應用，如機器人、航空航天和生物醫學裝置。它們可以用來建立無需電力或熱量就能執行的無線和遠端控制的系統。它們還可以相對於傳統的執行器提供一些上風，如低成本、高速度、低噪音和環境友好性。

然而，光機械材料也面臨一些挑戰，如低效率、差強耐久性和加工難題。以前嘗試製造光機械材料的方法涉及到易碎的晶體固體，它們透過光化學反應改變外形，但常常在光照下開裂，並且難以加工成有用的執行器。

研究職員是如何克服這些挑戰的？

來自CU Boulder海沃德研究小組的研究職員採用了一種不同的方法來製造光機械材料。他們使用了一種由微小有機晶體組成的陣列，這些晶體嵌入在一個類似於海綿的聚合物材料中，由於它有著微小的孔洞。晶體由偶氮苯分子組成，這些分子在光照下可以在兩種構型之間切換。

當晶體在聚合物的微米級孔隙中生長時，它們在光照下的耐久性和能量產生能力明顯進步。聚合物還為材料提供了靈活性和易於成型的特性，使其合用於各種各樣的應用。

研究職員展示了他們的材料在光照下可以執行各種任務，如彎曲或舉起物體。材料還可以移動比自身大得多的物體。例如，在下面的圖片中，一條0.02毫克重的晶體條成功地舉起了一顆20毫克重的尼龍球，舉起了自身重量的1000倍。

展望未來，該團隊的目標是進步對材料運動的控制。目前，材料只能透過彎曲和解彎從平面狀態變為曲面狀態。他們的目標仍是提高效率，最大限度地進步輸出的機械能與輸入的光能之比。

“我們還有很長的路要走，特別是在效率方面，才能讓這些材料真正與現有的執行器競爭，”海沃德說。“但這項研究是朝著正確方向邁出的重要一步，它為我們提供了一個路線圖，告訴我們在未來幾年內如何能夠達到那個目標。”

#真知計劃#

想象一下，一個世界，機器人可以在沒有電池、電線或太陽能板的情況下飛行、游泳或爬行。一個世界，無線和遠端控制的裝置可以利用光束的能量，掙脫了粗笨和沉重的電源。一個世界，光機械材料可以將光轉化為運動，為節能和立異的系統提供了新的可能性。

這不是科幻小說，而是科羅拉多大學博爾德分校的一組研究職員的願景，他們開發了一種新型的光機械材料，可以在沒有熱量或電力的情況下將光能轉化為機械功。他們的突破性研究於2023年7月27日發表在《天然材料》雜誌上。

什麼是光機械材料？

光機械材料是指在光照下會改變外形或大小的材料。它們可以作為執行器，即移動或控制機械或系統的裝置。例如，光機械材料可以在鐳射或陽光的照射下彎曲、扭轉、舉起或收縮。

光機械材料在各個領域有很多潛伏的應用，如機器人、航空航天和生物醫學裝置。它們可以用來建立無需電力或熱量就能執行的無線和遠端控制的系統。它們還可以相對於傳統的執行器提供一些上風，如低成本、高速度、低噪音和環境友好性。

然而，光機械材料也面臨一些挑戰，如低效率、差強耐久性和加工難題。以前嘗試製造光機械材料的方法涉及到易碎的晶體固體，它們透過光化學反應改變外形，但常常在光照下開裂，並且難以加工成有用的執行器。

研究職員是如何克服這些挑戰的？

來自CU Boulder海沃德研究小組的研究職員採用了一種不同的方法來製造光機械材料。他們使用了一種由微小有機晶體組成的陣列，這些晶體嵌入在一個類似於海綿的聚合物材料中，由於它有著微小的孔洞。晶體由偶氮苯分子組成，這些分子在光照下可以在兩種構型之間切換。

當晶體在聚合物的微米級孔隙中生長時，它們在光照下的耐久性和能量產生能力明顯進步。聚合物還為材料提供了靈活性和易於成型的特性，使其合用於各種各樣的應用。

研究職員展示了他們的材料在光照下可以執行各種任務，如彎曲或舉起物體。材料還可以移動比自身大得多的物體。例如，在下面的圖片中，一條0.02毫克重的晶體條成功地舉起了一顆20毫克重的尼龍球，舉起了自身重量的1000倍。

展望未來，該團隊的目標是進步對材料運動的控制。目前，材料只能透過彎曲和解彎從平面狀態變為曲面狀態。他們的目標仍是提高效率，最大限度地進步輸出的機械能與輸入的光能之比。

“我們還有很長的路要走，特別是在效率方面，才能讓這些材料真正與現有的執行器競爭，”海沃德說。“但這項研究是朝著正確方向邁出的重要一步，它為我們提供了一個路線圖，告訴我們在未來幾年內如何能夠達到那個目標。”

#真知計劃#

想象一下，一個世界，機器人可以在沒有電池、電線或太陽能板的情況下飛行、游泳或爬行。一個世界，無線和遠端控制的裝置可以利用光束的能量，掙脫了粗笨和沉重的電源。一個世界，光機械材料可以將光轉化為運動，為節能和立異的系統提供了新的可能性。

這不是科幻小說，而是科羅拉多大學博爾德分校的一組研究職員的願景，他們開發了一種新型的光機械材料，可以在沒有熱量或電力的情況下將光能轉化為機械功。他們的突破性研究於2023年7月27日發表在《天然材料》雜誌上。

什麼是光機械材料？

光機械材料是指在光照下會改變外形或大小的材料。它們可以作為執行器，即移動或控制機械或系統的裝置。例如，光機械材料可以在鐳射或陽光的照射下彎曲、扭轉、舉起或收縮。

光機械材料在各個領域有很多潛伏的應用，如機器人、航空航天和生物醫學裝置。它們可以用來建立無需電力或熱量就能執行的無線和遠端控制的系統。它們還可以相對於傳統的執行器提供一些上風，如低成本、高速度、低噪音和環境友好性。

然而，光機械材料也面臨一些挑戰，如低效率、差強耐久性和加工難題。以前嘗試製造光機械材料的方法涉及到易碎的晶體固體，它們透過光化學反應改變外形，但常常在光照下開裂，並且難以加工成有用的執行器。

研究職員是如何克服這些挑戰的？

來自CU Boulder海沃德研究小組的研究職員採用了一種不同的方法來製造光機械材料。他們使用了一種由微小有機晶體組成的陣列，這些晶體嵌入在一個類似於海綿的聚合物材料中，由於它有著微小的孔洞。晶體由偶氮苯分子組成，這些分子在光照下可以在兩種構型之間切換。

當晶體在聚合物的微米級孔隙中生長時，它們在光照下的耐久性和能量產生能力明顯進步。聚合物還為材料提供了靈活性和易於成型的特性，使其合用於各種各樣的應用。

研究職員展示了他們的材料在光照下可以執行各種任務，如彎曲或舉起物體。材料還可以移動比自身大得多的物體。例如，在下面的圖片中，一條0.02毫克重的晶體條成功地舉起了一顆20毫克重的尼龍球，舉起了自身重量的1000倍。

展望未來，該團隊的目標是進步對材料運動的控制。目前，材料只能透過彎曲和解彎從平面狀態變為曲面狀態。他們的目標仍是提高效率，最大限度地進步輸出的機械能與輸入的光能之比。

“我們還有很長的路要走，特別是在效率方面，才能讓這些材料真正與現有的執行器競爭，”海沃德說。“但這項研究是朝著正確方向邁出的重要一步，它為我們提供了一個路線圖，告訴我們在未來幾年內如何能夠達到那個目標。”

#真知計劃#

想象一下，一個世界，機器人可以在沒有電池、電線或太陽能板的情況下飛行、游泳或爬行。一個世界，無線和遠端控制的裝置可以利用光束的能量，掙脫了粗笨和沉重的電源。一個世界，光機械材料可以將光轉化為運動，為節能和立異的系統提供了新的可能性。

這不是科幻小說，而是科羅拉多大學博爾德分校的一組研究職員的願景，他們開發了一種新型的光機械材料，可以在沒有熱量或電力的情況下將光能轉化為機械功。他們的突破性研究於2023年7月27日發表在《天然材料》雜誌上。

什麼是光機械材料？

光機械材料是指在光照下會改變外形或大小的材料。它們可以作為執行器，即移動或控制機械或系統的裝置。例如，光機械材料可以在鐳射或陽光的照射下彎曲、扭轉、舉起或收縮。

光機械材料在各個領域有很多潛伏的應用，如機器人、航空航天和生物醫學裝置。它們可以用來建立無需電力或熱量就能執行的無線和遠端控制的系統。它們還可以相對於傳統的執行器提供一些上風，如低成本、高速度、低噪音和環境友好性。

然而，光機械材料也面臨一些挑戰，如低效率、差強耐久性和加工難題。以前嘗試製造光機械材料的方法涉及到易碎的晶體固體，它們透過光化學反應改變外形，但常常在光照下開裂，並且難以加工成有用的執行器。

研究職員是如何克服這些挑戰的？

來自CU Boulder海沃德研究小組的研究職員採用了一種不同的方法來製造光機械材料。他們使用了一種由微小有機晶體組成的陣列，這些晶體嵌入在一個類似於海綿的聚合物材料中，由於它有著微小的孔洞。晶體由偶氮苯分子組成，這些分子在光照下可以在兩種構型之間切換。

當晶體在聚合物的微米級孔隙中生長時，它們在光照下的耐久性和能量產生能力明顯進步。聚合物還為材料提供了靈活性和易於成型的特性，使其合用於各種各樣的應用。

研究職員展示了他們的材料在光照下可以執行各種任務，如彎曲或舉起物體。材料還可以移動比自身大得多的物體。例如，在下面的圖片中，一條0.02毫克重的晶體條成功地舉起了一顆20毫克重的尼龍球，舉起了自身重量的1000倍。

展望未來，該團隊的目標是進步對材料運動的控制。目前，材料只能透過彎曲和解彎從平面狀態變為曲面狀態。他們的目標仍是提高效率，最大限度地進步輸出的機械能與輸入的光能之比。

“我們還有很長的路要走，特別是在效率方面，才能讓這些材料真正與現有的執行器競爭，”海沃德說。“但這項研究是朝著正確方向邁出的重要一步，它為我們提供了一個路線圖，告訴我們在未來幾年內如何能夠達到那個目標。”

#真知計劃#

想象一下，一個世界，機器人可以在沒有電池、電線或太陽能板的情況下飛行、游泳或爬行。一個世界，無線和遠端控制的裝置可以利用光束的能量，掙脫了粗笨和沉重的電源。一個世界，光機械材料可以將光轉化為運動，為節能和立異的系統提供了新的可能性。

這不是科幻小說，而是科羅拉多大學博爾德分校的一組研究職員的願景，他們開發了一種新型的光機械材料，可以在沒有熱量或電力的情況下將光能轉化為機械功。他們的突破性研究於2023年7月27日發表在《天然材料》雜誌上。

什麼是光機械材料？

光機械材料是指在光照下會改變外形或大小的材料。它們可以作為執行器，即移動或控制機械或系統的裝置。例如，光機械材料可以在鐳射或陽光的照射下彎曲、扭轉、舉起或收縮。

光機械材料在各個領域有很多潛伏的應用，如機器人、航空航天和生物醫學裝置。它們可以用來建立無需電力或熱量就能執行的無線和遠端控制的系統。它們還可以相對於傳統的執行器提供一些上風，如低成本、高速度、低噪音和環境友好性。

然而，光機械材料也面臨一些挑戰，如低效率、差強耐久性和加工難題。以前嘗試製造光機械材料的方法涉及到易碎的晶體固體，它們透過光化學反應改變外形，但常常在光照下開裂，並且難以加工成有用的執行器。

研究職員是如何克服這些挑戰的？

來自CU Boulder海沃德研究小組的研究職員採用了一種不同的方法來製造光機械材料。他們使用了一種由微小有機晶體組成的陣列，這些晶體嵌入在一個類似於海綿的聚合物材料中，由於它有著微小的孔洞。晶體由偶氮苯分子組成，這些分子在光照下可以在兩種構型之間切換。

當晶體在聚合物的微米級孔隙中生長時，它們在光照下的耐久性和能量產生能力明顯進步。聚合物還為材料提供了靈活性和易於成型的特性，使其合用於各種各樣的應用。

研究職員展示了他們的材料在光照下可以執行各種任務，如彎曲或舉起物體。材料還可以移動比自身大得多的物體。例如，在下面的圖片中，一條0.02毫克重的晶體條成功地舉起了一顆20毫克重的尼龍球，舉起了自身重量的1000倍。

展望未來，該團隊的目標是進步對材料運動的控制。目前，材料只能透過彎曲和解彎從平面狀態變為曲面狀態。他們的目標仍是提高效率，最大限度地進步輸出的機械能與輸入的光能之比。

“我們還有很長的路要走，特別是在效率方面，才能讓這些材料真正與現有的執行器競爭，”海沃德說。“但這項研究是朝著正確方向邁出的重要一步，它為我們提供了一個路線圖，告訴我們在未來幾年內如何能夠達到那個目標。”

#真知計劃#