聚合物“蠕虫”在阳光下行走

一种新型聚合物“蠕虫”可以对光做出波状运动，可以爬行，甚至可以携带物体。这种材料背后的研究人员希望有一天它可以用于自清洁表面。

这种新型液晶聚合物包含了一种偶氮苯衍生的染料，它能迅速地从一种独联体来反式在紫外线照射下形成构象，在阴影下恢复原状。这种分子结构在光照或黑暗时的切换，是这种材料能够以与毛毛虫相当的速度推进自身的关键。

“相对于光源，波可以远离光源，也可以向光源移动。这是通过在塑料薄膜中以不对称的方式定位分子来实现的。德克·kg荷兰埃因霍温理工大学的教授，他领导了这个项目。

“在一个表面上，杆状液晶分子与缎带的长轴平行，就像铅笔平行地放在桌子上，”解释说罗宾其密封他领导了美国肯特州立大学的一个团队，开发了计算机模拟来解释材料的运动是如何产生的。“在另一个表面上，杆状分子有同源排列，垂直于表面，就像铅笔平衡地立在它们的尖上。”

这种结构安排意味着当薄膜被光处理时，聚合物的一边会膨胀，而另一边会收缩。这导致材料以这样一种方式弯曲，被照亮的部分材料变成阴影，反之亦然，导致波状运动。

蠕虫已经变了

研究小组将一根2厘米长的长条固定在一个矩形框架上，用固定光源照射紫外线，创造出一个光驱动机器人，它向前爬行的方式有点像霹雳舞演员在做“蚯蚓”。其他演示显示，聚合物条将玻璃棒向上移动，并将沙粒抖掉。

“这真的是一项很好的工作，将这些材料的光致动和光变形的基本发现与其实际应用联系起来，”他说Tomiki Ikeda他在日本中央大学(Chuo University)从事可光性聚合物的研究。

这与盖白色他是在美国俄亥俄州美国空军研究实验室工作的光子材料专家，他将这项研究描述为“光化学和力学相互作用的令人信服的演示”。他对“使用设计师光致变色单元来实现材料的迷人力学”印象特别深刻。

展望未来，Broer希望在某种程度上，聚合物的波状运动可以在自清洁表面上发挥作用。他说:“例如，当沙子或碎片被涂在塑料箔上时，它可以通过定向运输将其从薄膜上运送出去。”“我们团队活跃的一个应用领域是偏远地区太阳能电池的自清洁策略。人们可以想象在沙漠里的太阳能发电厂，那里阳光充足，几乎没有雨水，沙尘暴后也没有人可以清洁电池的表面。然而，他也指出，由于这些材料目前吸收紫外线，可能需要开发新的染料分子，以利用太阳光谱的其他部分。

“到目前为止，我们已经证明了液晶聚合物薄膜在高强度紫外线照射下如何产生连续的机械波动。”接下来的步骤可能包括进一步的材料开发，以优化材料性能:减少所需的光量，增加可以执行的机械功，提高材料响应的速度，”塞林格补充道。“此外，我们可能会专注于使用我们的仿真和建模工具来优化设备设计，从而设计出更先进的原型设备。”