刘遵峰团队研获自带制冷层的光热驱动器、光驱动风车

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驱动材料是将外部刺激（光，电，湿度，有机蒸汽）转化为机械运动的一类材料，并广泛应用于诸如爬行机器人、机械手、智能开关、传感器等其他领域。传统的光热驱动器因其较长的响应时间和较高的驱动温度严重限制了其在实际生活中的应用。

南开大学药物化学生物学国家重点实验室的刘遵峰教授团队制备了自带制冷层的驱动器。传统的弯曲驱动器采用两层具有不同热膨胀系数的薄层结构，加热下产生弯曲。通过引入第三层降温层(兼热收缩层)，刘遵峰团队制备了具有三层结构的驱动器。该驱动器在近红外光、白光和蓝光照射下分别以相对较小的驱动温差下实现了较快的驱动速度和较大的驱动幅度。

基于该驱动器，我们开发了一种强有力的机械手臂，其可以提起自身重量约为2142倍的物体。我们还设计了爬行机器人，其可以在白光照射下能够以26 mm/s 的速度在平坦的基底上爬行。

此外，风车是一种通过叶片将包括风，水和光能在内的外部能量转换为旋转能的装置。然而基于常用高分子材料，直接利用光能产生转动的风车在很大程度上尚未开发。受到鸟类振翅飞翔的启发，刘遵峰团队基于机翼拍打机制，制备了光诱导的气动推进技术，驱动的以光能为动力的风车，它可以在近红外光的周期性脉冲照射下，发生连续弯曲驱动，从而在驱动器下方产生快速气流并提供推力以驱动光动风车的旋转。目前这种风车可产生19 r/min的平均旋转速度。未来这种基于机翼拍打机制的风车，其光诱导的空气动力学推进设计，也可以通过合适的空气动力学设计用于驱动马达，甚至用于变形飞机和其他自动系统。

该研究成果以“Photothermal Bimorph Actuators with In-Built Cooler for Light Mills, Frequency Switches, and Soft Robots”为题发表在《Advanced Functional Materials》上。文章第一作者为16级博士研究生李晶晶，通讯作者为刘遵峰教授。

文章链接为：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.201808995

刘遵峰，南开大学教授，博士生导师。任美国德州大学达拉斯分校纳米技术研究所（UTDallas, Nanotech Institute）Ray Baugham课题组助理研究员，并曾任江苏省特聘教授，江苏省双创人才。刘遵峰教授一直致力于新型纳米材料及先进碳复合材料的研究工作。在国内外著名期刊Science（第一作者）, Adv.Mater.，Adv. Funct. Mater.，ACS Nano等发表论文40余篇，他引3000余次，申请专利10余项，其代表性研究成果被美国《Discovery Magazine》评为2015年Top 100科学发现。主要研究方向包括：

1. 先进碳材料的制备与应用

2. 导电弹性体及其柔性器件与设备

3. 人工肌肉的制备与应用

4. 超级电容器与新能源器件

5. 碳材料的生物医药应用