摘要
图文导读
图1. 触摸响应智能水凝胶示意图。 具有触摸响应能力的捕蝇器方案。 b-d 触摸响应水凝胶的结构,b 过饱和状态,c 触摸刺激下的异质成核,d 晶态。
图2. 触摸响应水凝胶的结晶和过饱和行为。 a 均质成核(ΔG)和异质成核(ΔG*)的成核能垒示意图。 b 触摸响应水凝胶的 DSC 在 -100 至 80 °C 的范围内,加热和冷却速率为 5 °C min -1。 c 显示触摸响应水凝胶的触摸响应结晶过程的照片。 d 偏光显微镜下触摸响应水凝胶的触摸响应结晶过程。 e 触摸响应水凝胶不同状态的XRD图谱,红色光谱为三水醋酸钠的标准光谱。 f 十次结晶熔融循环中触摸响应水凝胶的结晶速率。 g 偏光显微镜图像显示触摸响应水凝胶在 60 °C 加热平台上的熔化过程。
图3. 触摸响应智能水凝胶的机理验证。 a 触摸响应水凝胶在不同刺激下的响应行为比较,包括用力大吹但非触摸,用小力轻轻触摸。 b 照片显示了触摸响应水凝胶在橡胶、钢和树枝接触下的触摸响应结晶过程。 c 开放自然环境中过饱和触感水凝胶和结晶触感水凝胶的质量变化。
图 4. 触摸响应智能水凝胶的图案化结晶。 a 借助图案化掩模在局部区域加水实现触摸响应图案化结晶的示意图。 b 带有“枫叶”图案的图案化结晶触摸响应水凝胶(厚度为 0.5 毫米)。 右图是图案化结晶触摸响应水凝胶的偏光显微镜图像。 c 具有“熊猫”图案的图案化结晶触摸响应水凝胶。 d 照片显示了被针刺穿的图案化结晶触摸响应水凝胶的机械性能。
图 5. 触控响应智能水凝胶在触控刺激下的多响应性。 a 触摸刺激下触摸响应水凝胶的时间相关红外热图像。 b 触摸刺激下触摸响应水凝胶的温度变化曲线,包括触摸位置的温度和整个水凝胶的最高温度。 c 触摸响应水凝胶在结晶过程中的响应放热示意图。 d 触摸响应水凝胶和普通导电聚丙烯酰胺水凝胶与 1 M 醋酸钠在触摸刺激下的相对电流变化。
图 6. 触摸响应软执行器的制造和表征。 a基于触摸响应智能水凝胶的类捕蝇器触摸响应软执行器示意图。 b 触摸响应软致动器的结构(左)和预拉伸的氯化钙晶体水凝胶在触摸前(中)和触摸后(右)的红外热图像。 c预拉伸CaCl2晶体水凝胶在响应结晶过程中不同位置的温度变化曲线。 A~D位置间距为4mm,D~I位置间距为2mm。 d 触摸后触摸响应软执行器的弯曲角度变化。 e 触摸响应软执行器在循环弯曲驱动中的稳定性。 f 触摸刺激下触摸响应软执行器的相对电流变化。
小结
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