动态粘接技术的环境驱动电机

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Dynamic Bonding Enabled Ambient-Driven Motors

基于沙门氏菌动态离子配位机制，本研究提出新型超分子PDMS材料自振荡马达（CoMO），通过可逆金属-配体键合实现环境低能量（如体温）驱动的宏观运动。该材料具有25倍于普通PDMS的热膨胀能力，可形成集体振荡模式放大运动幅度，并成功开发出具有多模态运动能力的自适应软机器人（CoMbot）。该体系突破了传统人工系统高能耗限制，为动态化学机械转换材料提供了新范式。

　　

摘要

利用环境中的低密度能量并将其转化为宏观运动是生物系统的显著特征。然而，人工系统往往受到高能量需求和复杂控制机制的限制。受到利用动态离子结合实现持续运动的沙门氏菌的启发，我们提出了一种新型的自振荡电机概念，该电机利用分子级别的动态键合来收集微不足道的环境能量，并驱动宏观的、自维持的运动。具体而言，我们开发了一种基于新型超分子PDMS材料的协调驱动振荡器（CoMO），这种材料的热膨胀能力是普通PDMS的25倍，几乎是被动层的2000倍。CoMO能够吸收低至体温的环境能量，从而可逆地解离协调交联，将分子转变转化为持续的宏观振荡。其通用性使得通过CoMO的集体行为放大宏观运动成为可能。此外，这一原理促进了环境驱动的协调驱动机器人（CoMbot）的发展，这类机器人具有多模态运动能力，并能在多种地形上适应环境。这种动态化学转变实现了自维持系统的化学-机械耦合，为具有前所未有的功能的稳健的转换-机械转换材料系统和软机械开辟了新的途径。

图形摘要

受沙门氏菌离子结合驱动运动的启发，一种具有动态协调交联的超分子聚二甲基硅氧烷（PDMS）实现了协调驱动振荡器（CoMO），该振荡器能够收集低级别的热能。可逆的金属-配体键合将分子转变转化为宏观振荡，为集体运动和适应性软机器人（CoMbots）提供动力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。