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 據悉，塔夫茨大學工程學院的研究人員研發(fā)出磁性彈性復合材料，當暴露在光的情況下以不同的方式移動，進而提高了這些材料使各種產品從簡單運動到復雜運動的可能性。小到微型發(fā)動機和閥門，大到太陽能電池板等都能彎曲向陽。

該研究在美國國家科學院院刊（“用于光控驅動和界面的柔性磁性復合材料”）上發(fā)表的一篇文章中有所描述。

當曝光時，薄膜會從磁場中偏轉（圖片來源：SilkLab，塔夫茨大學）

在生物學中，有許多例子表明光線會引起運動或變化——像花朵和樹葉會轉向陽光。本研究中產生的光致動材料基于居里溫度的原理——即某些材料將改變其磁性的溫度。通過加熱和冷卻磁性材料，可以關閉和打開其磁性。

摻雜有鐵磁性CrO2的生物聚合物和彈性體在暴露于激光或陽光下時會升溫，暫時失去其磁性，直到它們再次冷卻后才有磁性。形成薄膜，海綿和水凝膠等這些材料的基本運動由附近的永久磁鐵或電磁鐵引起，并且可以表現為彎曲，扭曲和膨脹。

“我們可以將這些簡單的動作組合成更復雜的動作，如爬行、行走或游泳，”該研究的通訊作者，塔夫茨工程學院Frank C. Doble教授——FiorenzoOmenetto說，“這些動作可以通過光線無線觸發(fā)和控制。”

Omenetto的團隊通過構建軟夾具來展示這些復雜的運動，這些夾具能夠捕捉和釋放物體以響應光照。

“這些材料的優(yōu)勢之一是我們可以選擇性地激活結構的某些部分并使用局部或聚焦光來控制它們，”該論文的第一作者Meng Li說，“與基于液晶的其他光驅動材料不同的是這些材料可以設計成朝向或遠離光線方向移動。所有這些特征使得能夠通過復雜，協(xié)調的運動制造大大小小的物體。

為了證明這種多功能性，研究人員構建了一個簡單的“居里引擎”。將光致動薄膜成形為環(huán)并安裝在針柱上。放置在永磁體附近，當激光聚焦在環(huán)上的固定點上時，它會局部消磁環(huán)的那一部分，產生不平衡的凈力，導致環(huán)轉動。當它轉動時，去磁點恢復其磁化并且新點被照亮和消磁，導致發(fā)動機連續(xù)旋轉。

用于制造光致動材料的材料包括聚二甲基硅氧烷（PDMS），其是廣泛使用的透明彈性體，通常成形為柔性薄膜;蠶絲蛋白，其是一種通用的生物相容性材料，具有優(yōu)異的光學性質，可以成形為廣泛的形式——從薄膜到凝膠，線，塊和海綿狀。

“通過額外的材料圖案，光圖案和磁場控制，我們理論上可以實現更復雜和微調的運動，例如折疊和展開，微流體閥切換，微型和納米級發(fā)動機等，”Omenetto說。