搜索热:射线 相控阵
扫一扫 加微信
首页 > 新闻资讯 > 行业动态 > 消息正文
首页 > 新闻资讯 > 行业动态 > 消息正文
仿生各向异性水凝胶构建及其驱动器应用研究取得系列进展
发布:Iron_MAN10   时间:2018/12/19 8:48:18   阅读:932 
分享到新浪微博 分享到腾讯微博 分享到人人网 分享到 Google Reader 分享到百度搜藏分享到Twitter
高分子水凝胶驱动器是一类能够对外界刺激(光、热、化学、电等)产生可逆形变或者体积改变的新型智能材料。作为一类与生物组织相似的“软、湿”态材料,水凝胶驱动器在软体机器人、人工肌肉、人造阀门等领域存在巨大的潜在应用价值。

为此,中国科学院宁波材料技术与工程研究所智能高分子材料团队研究员陈涛和张佳玮开展了一系列工作。通过构筑非对称性各向异性水凝胶及其复合体系,实现了仿生水凝胶驱动器的多功能化(如图1)。科研人员通过选择性局部还原氧化石墨烯-聚N-异丙基丙烯酰胺,得到了能在pH、温度、近红外、离子强度等多种外界刺激下进行复杂三维形变的“仿生抓手”(Adv. Funct. Mater. 2016, 26, 8670);在智能驱动和智能变色方面长期的研究基础上,他们开发了一种具有3D复杂驱动-智能变色双功能协同的新型智能仿生水凝胶(Adv. Funct. Mater. 2018, 28, 1704568);为克服水凝胶驱动器难以脱离水环境进行驱动的缺陷,通过双层水凝胶内部水循环体系的构筑,成功实现了可在水、油、空气等多种环境中驱动(J. Mater. Chem. C 2018, 6, 1320);此外,还把驱动和形状记忆结合起来,以此作为形状记忆材料的受力来源,实现材料形变的可控调节(Chem. Commun. 2018, 54, 1229)。

基于上述系列研究成果及近几年在仿生各向异性水凝胶驱动器方面的研究经验,研究人员近期发表综述文章(Adv. Sci., 2018, 1801584),系统介绍了近年来仿生各向异性水凝胶驱动器相关研究的最新进展。其中,对各向异性结构,包括双层结构、梯度结构、图案化结构以及取向结构等多种非对称性结构的构造方法及其相应的典型案例做了细致梳理;总结概括了水凝胶驱动器在执行器、行走器/游泳器、人工阀门等仿生器件方面可能存在的应用;此外,通过荧光性能、形状记忆功能、自修复等的引入,多功能水凝胶驱动器也成为仿生各向异性水凝胶驱动器一个重要的研究内容。最后,研究人员讨论了这类材料现存的挑战及其未来的发展方向,包括如何精确控制形变、如何提高水凝胶强度以实现实际应用、如何提高响应速度等。相信在不久的将来,仿生各向异性水凝胶驱动器将取得蓬勃的发展。

以上工作得到国家自然科学基金(51773215, 21774138, 21644009)、浙江省自然科学基金(LY17B040003, LY17B040004)、中科院前沿科学重点研究项目(QYZDB-SSW-SLH036)的资助以及中科院青年创新促进会的支持(2017337)。
 

图1 多功能仿生水凝胶驱动器的构建 
 

图2 仿生水凝胶驱动器的各向异性结构构筑及其潜在应用 


来源:中国科学院

 
相关信息
   标题 相关频次
 《Science》刊登CRISPR智能响应水凝胶成果 谭蔚泓院士等评述:可用作生物传感器
 2
 宁波材料所在智能荧光高分子水凝胶的材料构建及其功能协同方面获进展
 2
  3D打印在人体器官应用中的重大突破
 1
 #薄膜周报#突破—打破太阳能薄膜光电吸收率记录
 1
 #高分子材料#新突破:更耐用的蛋白质水凝胶
 1
 #高分子材料周报#新型糖蛋白聚合物疫苗
 1
 #国内材料周报#大连理工大学创制结晶性二氧化碳聚合物获得突破
 1
 “心情环”材料:检测故障基础设施中损坏的新方法
 1
 “知冷知热”——智能材料改变我们的生活
 1
 《Chem.Mater.》长春工业大学高光辉团队:在乳液粒子增韧水凝胶方面取得进展
 1
 《Joule》除湿又发电!水凝胶集成铁电半导体从大气湿度中汲取能量
 1
 《Nature》子刊发布水凝胶新成果 “新成员”或成爱美人士福音
 1
 《Research》:中科院深圳先进院揭示离子交联型水凝胶可控三维形变机制
 1
 4D打印智能材料能随温度改变性质形状
 1
 Chem. Mater. | 一种适用于人工皮肤的高韧性自发电水凝胶
 1
 Macromolecules :基于单宁酸的超分子水凝胶的形成
 1
 MIT赵选贺团队揭示抗疲劳水凝胶设计原理
 1
 MIT赵选贺团队研发高性能纯导电聚合物水凝胶
 1
 Nature:酶矿化制备具有可调控力学性能的超硬强韧型水凝胶
 1
 Science子刊:西安交大水凝胶3D打印新进展!
 1
 Science子刊:新型水凝胶可阻止和治疗伤口感染
 1
 Science最新综述:工程水凝胶的研究进展
 1
 北海道大学龚剑萍教授团队:自修复水凝胶中的多尺度结构延迟疲劳断裂
 1
 北海道大学龚剑萍课题组:利用微电极技术研究DN凝胶网络的破坏结构
 1
 北海道大学龚剑萍团队《自然·通讯》:邻位阳离子/苯环序列赋予其水凝胶在海水中强静电粘附作用
 1
 北航樊瑜波教授团队研发用于骨损伤修复的可注射型仿生结构材料
 1
 北京磁性智能材料新体系研制取得重要进展
 1
 北京林业大学杨俊副教授课题组在自愈合纳米纤维素复合水凝胶方面取得系列进展
 1
 北理工陈煜在制备天然高分子聚电解质复合物理水凝胶领域取得系列进展
 1
 变体超材料:源自剪纸艺术的变形金刚
 1
 不单有记忆还Hold住重量的新型形状记忆材料
 1
 不惧低温,防冻水凝胶拓宽水系电池工作温度
 1
 材料前沿最新综述精选 (2018年2月第3周)
 1
 长春工业大学高光辉教授课题组在高强度抗溶胀水凝胶取得新进展
 1
 得益于DNA序列的水凝胶变形技术
 1
 德克萨斯大学奥斯汀分校余桂华教授团队:新型水凝胶太阳能技术可大量生产饮用水
 1
 颠覆性新方法:助力生物细胞内部探索和新型LED生产领域
 1
 顶刊动态 | Nature子刊/AM/JACS/ACS Nano等生物材料最新学术进展汇总
 1
 顶刊动态 | Nature子刊/AM/Nano Letters/Angewandte等期刊生物材料最新学术进展汇总
 1
 顶刊动态|Nature子刊/ AM/ Macromolecules高分子材料学术进展汇总
 1
 顶刊动态|Nature子刊/JACS/AM等一周中国学术进展汇总
 1
 顶刊封面: 十一月材料领域优秀成果十大精选
 1
 东南大学赵远锦教授课题组在心脏芯片研究方面取得新进展
 1
 仿变色龙软体机器人问世
 1
 福建农林大学黄彪教授课题组在纳米纤维素仿生多功能水凝胶方面取得进展
 1
 福建物构所在智能变色半导体研究方面取得新进展
 1
 复旦大学陈茂课题组:以氟之矛,攻氟之盾
 1
 给水凝胶-弹性体电子皮肤装上“机械锁”
 1
 观察蜗牛,发明可把学生粘在墙上的新材料,顺便发一篇PNAS
 1
 光致可剥离粘合剂
 1