受到无脊椎动物和植物的启发，人们已经发展出了多种柔软且灵活的光驱动软体致动器，这些致动器在软体机器人、传感器、生物医学等领域都展现出了非常广阔的应用前景。近年来，人们一直致力于开发像人造飞行器一样，能够主动飞行的高性能光驱动软体致动器。这需要软体致动器具备快速、高频响应的能力，然而，由于受到软材料和结构的限制，这一目标极难实现。
近日，苏州大学功能纳米与软物质研究院董彬教授与北京化工大学石峰教授、德国马普智能所Metin Sitti教授合作，通过材料与结构的理性设计，发展出了一种基于琼脂/丝素蛋白/石墨烯高分子复合材料的高性能光驱动“直升机”。在光照的条件下，它展现出类似于直升机这类人造旋翼飞行器的主动飞行行为，其转速可达创纪录的7200 rpm，响应速度可达650 ms，并具有可控的攻角、仰角以及飞行方向。这种特殊的运动行为主要是通过光驱动“直升机”内的三元组分之间相互协同、竞争的光响应性关系所导致的材料可编程形变、喷气推进以及空气动力学飞行来实现的。这种高性能光驱动“直升机”不仅可以应用于大范围分布式环境传感（即通过一次释放大量光驱动“直升机”，利用一次成像技术获取多个地点的传感数据），而且可以为下一代能自主飞行并可执行特定任务的软体机器人的设计、合成及其应用奠定基础。相关成果已在期刊《Nature Communications》上发表（Nat. Commun. 2023, 14, 5070）。
来源：苏州大学功能纳米与软物质研究院
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