近日中国科学院合肥物质科学研究院田兴友研究员和张贤研究员领导的团队成功地利用液态金属构建了一种新型的光热执行器。该执行器基于液态金属/聚酰亚胺/聚四氟乙烯（LM/PI/PTFE）的组合，具有不对称热膨胀的特性，并被设计成可编程的形态，目前该研究作为封面发表在《先进功能材料》杂志上。    
 

李晓飞博士论文

据论文的第一作者李晓飞博士所述，研究团队受到植物尖端敏感区域一侧收缩形成卷须的启发，认为卷须状执行器具有可定制的初始形态。   

LM/PI/PTFE光热驱动器的制备

液态金属作为一种新兴的柔性光热材料，具有独特的优势，其无需增强聚合物即可实现增韧，正逐渐取代传统光热材料，应用于制备光热驱动器。研究人员正在努力发掘液态金属光热驱动器的更多作用，以便更好的应用于机器人的运动反馈。   

LM/PI薄膜的结构示意图及横截面SEM图像

在这项研究中，科学家们运用液态金属/聚酰亚胺（LM/PI）薄膜和PTFE胶带构建了一种光热驱动器，其设计灵感来源于植物追寻阳光的特性。该装置以LM/PI薄膜作为支撑基底和光热层，而PTFE胶带则作为可收缩和弯曲的活性层。

光热执行器中LM/PI/PTFE光热效应的表征等

"通过从不同角度将PTFE胶带组装到LM/PI薄膜上，它会像卷须一样卷曲，并可形成各种形状。这就是我们称之为可编程的原因。" 李晓飞表示。

经过研究人员的调试，所得执行器展现出较大的变形、快速的响应、出色的稳定性以及高承载能力。这些特点将有力地推动柔性机器人、智能设备以及仿生系统的研究及其实际应用的发展。   

在不同近红外激光强度下组装角度

除此之外，研究者们还对执行器进行了建模，并利用有限元分析的方法对其弯曲形态进行了精确的预测。基于初始形态的可编程特性及模型预测，研究人员成功设计出具有爬行、滚动、游泳、抓取以及搬运能力的机器人。

该团队强调，这种新型执行器的出现，为仿生系统和机器人技术中光热执行器的进一步开发与发展奠定了基础。

论文地址：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adfm.202310380