Bio-inspired polymer composite actuator and generator driven by water gradients.
Bio-inspired polymer composite actuator and generator driven by water gradients.
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DOI：
10.1126/science.1230262
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发表时间：
2013-01-11
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Langer R
中科院分区：
文献类型：
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作者：
Ma M;Guo L;Anderson DG;Langer R
在这里，我们描述了水响应性聚合物薄膜的开发；结合刚性基质（聚吡咯）和动态网络（多元醇硼酸酯），开发出坚固而柔韧的聚合物薄膜，可以与环境交换水，引起薄膜膨胀和收缩，从而实现快速、连续的运动。薄膜执行器可产生高达27 MPa的收缩应力，举起比自身重380倍的物体，并运输比自身重10倍的货物。我们通过将该执行器与压电元件相关联来组装发电机。在水梯度的驱动下，该发电机输出〜0.3 Hz的交流电，峰值电压为〜1.0 V。电能存储在可为微型和纳米电子设备供电的电容器中。
Here we describe the development of a water-responsive polymer film; combining both a rigid matrix (polypyrrole) and a dynamic network (polyol-borate), strong and flexible polymer films were developed that can exchange water with the environment to induce film expansion and contraction, resulting in rapid and continuous locomotion. The film actuator can generate contractile stress up to 27 MPa, lift objects 380 times heavier than itself, and transport cargo 10 times heavier than itself. We have assembled a generator by associating this actuator with a piezoelectric element. Driven by water gradients, this generator outputs alternating electricity at ∼0.3 Hz, with a peak voltage of ∼1.0 V. The electrical energy is stored in capacitors that could power micro- and nano-electronic devices.
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