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東南大學(xué)楊洪教授課題組在拓?fù)鋵W(xué)和智能材料交叉領(lǐng)域取得重要進(jìn)展

來源:東南大學(xué)      2023-05-19
導(dǎo)讀:近日,東南大學(xué)智能材料研究院、化學(xué)化工學(xué)院楊洪教授課題組在光控軟驅(qū)動器研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,將拓?fù)鋵W(xué)設(shè)計與液晶彈性體材料相結(jié)合,開發(fā)了一種具有多模態(tài)、自維持、可調(diào)諧運動的軟驅(qū)動器。研究成果發(fā)表在國際頂級期刊《德國應(yīng)用化學(xué)》上,并被選為VIP論文。


多模態(tài)、自維持、可調(diào)諧運動模式是生命體的高級智能行為特征,例如海豚的自主擺動和翻滾,同時也是仿生軟體驅(qū)動器的科學(xué)研究熱點。軟體驅(qū)動器有望在無人為干預(yù)條件下,實現(xiàn)自我感知外部信號,做出決策,并執(zhí)行長期的特定任務(wù)。然而,制約軟體驅(qū)動器自主化發(fā)展的關(guān)鍵問題是單組分驅(qū)動器僅具備一種自維持運動模式,無法賦予單個驅(qū)動器多模態(tài)、自持續(xù)和可調(diào)諧的行為模式。

楊洪教授課題組設(shè)計了一種具備多模態(tài)、自持續(xù)和可調(diào)諧運動模式的光驅(qū)動塞費特曲面(Seifert surface)拓?fù)潋?qū)動器。該驅(qū)動器可自感知光源區(qū)域變化,其驅(qū)動組分自主調(diào)節(jié)為條帶狀或環(huán)狀,并適應(yīng)性地進(jìn)入自維持振蕩或旋轉(zhuǎn)響應(yīng)模式。兩類自維持驅(qū)動模式執(zhí)行不同的負(fù)反饋回路,以此確保運動模式的精準(zhǔn)和可持續(xù)性;并進(jìn)一步應(yīng)用至基于壓電效應(yīng)的自振蕩發(fā)電和基于功率倍增機制的自旋轉(zhuǎn)貨物運輸領(lǐng)域。此外,本文驗證了塞費特曲面拓?fù)潋?qū)動器在戶外環(huán)境下的太陽光驅(qū)動自維持運動的可行性。 

本文提出了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)編碼軟體驅(qū)動器功能的新策略,將研究焦點從傳統(tǒng)的模塊化組裝和嵌入式算法轉(zhuǎn)移到簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)筑上,以實現(xiàn)功能的復(fù)雜化和自主化,為軟體驅(qū)動器的研究開辟新視角。

該工作得到了國家自然科學(xué)基金和科技部重點研發(fā)計劃的資助,論文第一作者為化學(xué)化工學(xué)院博士研究生聶振洲,通訊作者為楊洪教授,東南大學(xué)為唯一通訊單位。

論文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202304081


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