hydrogels sensibles ont de larges perspectives d'application dans le domaine de l'entraînement doux et humide, les muscles artificiels et d'autres équipements médicaux. Le pilote hydrogel hydrogels sensibles sont généralement préparés par la construction présente une structure asymétrique, en électricité, la chaleur, la lumière, le pH, etc. stimulation, volume ou change de forme. Par structure du dispositif conçu avec précision, ce qui permet de préhension simple, la libération, et le mouvement de marche, mais le temps (nécessite généralement minutes à quelques heures). Commun et entraînement du moteur de l'industrie, entraînement hydraulique, entraînement pneumatique par rapport à la façon d'améliorer l'entraînement d'hydrogel moteur rendement de conversion d'énergie, augmenter la vitesse de conduite, il est la question clé hydrogel activation du champ à résoudre.
Le muscle est un entraînement flexible biologique typique, pour générer un puissant explosif par la contraction et de l'allongement rapide de saut permet un fonctionnement. Inspiré, Ningbo Institut de matériel chercheur technologie à l'Académie chinoise d'ingénierie, Jun équipe Fu a développé une nouvelle stratégie, en utilisant une contrainte de base sur la déformation du gel, l'accumulation d'énergie élastique, et de tirer profit de l'instabilité de l'interface pour obtenir une libération d'énergie explosive, hydrogels for saut d'entraînement contrôlé.
Clay chercheurs réticulé bicouches préparés et une température accrue sensibles hydrogels (Fig. 1A), en régulant le rapport de la matière, les couches peuvent être régulées compatible température critique (LCST) (fig. 1b). Dans le procédé de chauffage et de refroidissement répétés, en raison du gonflement des couches du gel bicouche / éliminer les différences de propriétés de gonflement de manière réversible déformées, curling (fig. 1c). Dans ce procédé, en raison des différences dans le degré de gonflement causé par l'énergie élastique est produite dans le gel à libération lente.
Trouvé gel nanocomposite ayant une forte adhérence sur divers substrats métalliques, l'adhérence entre la fonte, l'aluminium, l'acier inoxydable, substrat de cuivre peut être atteint 17.6,12.8,12.8,7.6 J / m2 ( la figure 2). Le gel a été collée sur un substrat en aluminium, peut résister à de plus grandes forces de traction. Dans le procédé d'étirage, sous forme de gel est déformé, l'accumulation d'énergie interne élastique, lorsque l'énergie élastique accumulée dans le gel est supérieure à l'énergie d'adhérence interfaciale, le glissement de gel instantané, et les 40ms de rebond (fig. 3) .
Les chercheurs habilement combinées avec les propriétés d'adhérence interfaciale de la température du comportement réactif, rail métallique a conçu la structure à cliquet, en utilisant l'adhérence entre le gel et le métal, la déformation du gel contraint par des formations à rochet. Dans le procédé de chauffage, le gel rétrécit de manière asymétrique, les tendances de pliage; et cliquet déformation de flexion entravent la structure de gel de rail, l'énergie élastique est progressivement accumulée à l'intérieur du gel. Lorsque l'adhérence interfaciale peut aller au-delà du gel élastique, instantanément du rail, la libération rapide d'énergie élastique, le lecteur gel saute (fig. 4).
Des études ont montré que, sur la base de ce principe, la direction de sauter le gel, le gel est toujours sauter forme déterminée par les rails de guidage le long de la rampe oblique cliquet. distance de saut, la hauteur, le décollage de temps est déterminée par la forme et la taille du gel, a facilite la pointe de l'avant-pied étroite faible résistance aux fluides, et d'augmenter la hauteur de la distance de saut; large derrière des moyens plus élastiques doivent surmonter un grand gel / adhérence du rail, ce qui entraîne de retard, une réponse rapide de déformation mince de gel de changement de température, tôt. Dans un exemple typique (Fig. 5a), les 910ms durée de saut, le 10.6mm de distance de saut, hauteur de saut 2.4mm.
L'étude a brisé le problème classique de la vitesse d'entraînement en réponse hydrogel par diffusion des molécules d'eau dans les contraintes de taux de réseau de gel, révélant une nouvelle stratégie basée sur le stockage d'énergie élastique et la libération de explosive hydrogel atteindre entraînement réglable rapide fournir de nouvelles idées et perspectives pour le développement de haute performance entraînement flexible.
Récemment, les réalisations Snap-flambement Motivé commandable Saut de Thermo-sensible Hydrogel bicouches a été publiée dans ACS Applied Materials & Interfaces (2018, DOI: 10.1021 / acsami.8b16402). Le premier auteur est un haut associé de recherche Guorong, auteur correspondant en pay-juin
Le travail a été financé par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (21574145,51603220) et Ningbo Natural Science Foundation (2016A610255) projet.
La figure 1 (a) Structure schématique d'hydrogel bicouches, (b) le rapport de gonflement à l'équilibre des couches de gel par rapport à la température, (c) bicouche hydrogel flexion réversible / image d'extension
La figure 2 (a-b) nanocomposites hydrogels à partir de la fonte, l'aluminium, l'acier inoxydable, du cuivre sur un substrat d'une force de pelage de 90 ° par unité de largeur - courbe de déplacement, (c) l'énergie d'adhérence moyenne
Figure 3 nanocomposite hydrogels adhérence au substrat en aluminium de l'étirage - Rebond
température saut d'entraînement 4 Hydrogel
5 différentes configurations des figures bicouches taille hydrogel et schématique image de saut d'obstacles
